膠體電荷的檢測

流動電流滴定法測量膠體電荷

北京因斯泰克自動化技術有限公司 屈力華 編著

• 簡介

在造紙廠生產過程中，為了去除水里的膠體電荷（俗稱陰離子垃圾），需要準確、可靠的測量方法，進而準確地投加化學品，提高生產率、減少生產成本。

在水處理行業，為了去除水中的顆粒物，也需要準確地測量水里膠體電荷的數量，進而優化絮凝劑添加。目前，國內很多水廠采用的燒杯實驗法，就是為了確定添加絮凝劑的數量。但是此方法準確性差，耗時長。

當前上廣泛使用流動電流滴定法測量膠體電荷。

膠體電荷的測量需要做二個事情，一是膠體滴定，滴定液通常是聚合電解質，二是滴定終點檢測，即樣品中達到電荷中和，即達到零電荷值或零ZETA電位值。

盡管有其它膠體電荷的檢測方法，但是流動電流滴定法已經成為應用zui廣泛的膠體電荷檢測方法，特別是在造紙、水處理等行業。

• 流動電流電荷分析儀

下面是一款在美國被廣泛應用的實驗室電荷分析儀，

從這款儀器中，不難發現流動電流滴定法被廣泛應用的原因：

1. 分析儀器的機械部件簡單、耐用、易于更換。
2. 儀器不需要校準。
3. 分析方法不要求任何目視分析。
4. 分析方法可以自動操作。

下圖是流動電流滴定法的電荷分析儀結構圖。

典型的流動電流電荷分析儀包括測量單元（探頭）和電子電路單元，測量單元由可以上下往復運動的活塞和活塞缸，在活塞缸中部和底部的二個測量電極以及連接導線構成。制造活塞和活塞缸zui常用的材料是聚四氟乙烯（PTFE）。

電荷分析儀的測量原理：通過電機驅動，精密的活塞在活塞缸內上下往復運動，產生液體的流動。活塞與活塞缸之間的環形空間充滿了被檢測的樣品流體，樣品中的膠體顆粒會暫時吸附在活塞和活塞缸壁上，其表面的凈電荷靜電吸引標準液中的相反電性的離子，進行中和作用。離子的布朗運動形成了離子的雙電層分布，在外層的離子脫離吸引力隨著液體流動，會在兩個電極間產生電流，然后通過整流和放大，使得具有極性的流動電流值直接顯示在儀器顯示屏上。

實驗室電荷分析儀使用聚合電解質（聚合物）或絮凝劑做滴定標準液來確定樣品的電荷需求量。常用的聚合物陰離子標準液為PVS-Na (0.001N)或PVS-K（0.001N），陽離子標準液為Poly-DADMAC (0.001N)。

實驗室電荷分析儀有自動型和手動型。自動型配有自動滴定儀，可根據輸入的參數自動計算出電荷需求量。 手動型沒有配置自動滴定儀，需要用戶使用手動或半自動滴定儀滴加標準液，達到滴定終點后，手動計算出電荷需求量。計算公式如下：

電荷需求量（ueq/L）= 消耗的滴定液(ml)×滴定液當量濃度(eq/L)×1,000,000 / 樣品容量(ml)

eq/L – 當量每升

ueq/L – 微當量每升

電荷需求量（ppm）= 消耗的滴定液(ml)×滴定液濃度(%)×1,000,000 / 樣品容量(ml)

采用大容量水樣測試功能的實驗室電荷分析儀使得用戶能夠更準確地用未稀釋的絮凝劑滴加水樣（需要用微量移液管），特別適合滴加PAC（聚合氯化鋁）或ACH（堿式氯化鋁）。