一種agagcl參比電極的研制

一種agagcl參比電極的研制

php系列是針對礦工浮選和廢水處理開發(fā)的一套工業(yè)試驗機(jī)器。其參與電極加工一直是其生產(chǎn)過程中的一個重要環(huán)節(jié)之一。由于礦山企業(yè)浮選環(huán)境的特殊性,一般的參比電極無法滿足其使用壽命要求。與此同時,自加工的參比電極普遍存在著生產(chǎn)周期長、檢測及測試手段不足、殘次品率高等諸多問題?；诖?針對其應(yīng)用的特殊條件,設(shè)計出一套工藝方法,并研發(fā)出電極極化監(jiān)控裝置,大大縮短了其生產(chǎn)周期,降低了次品率。1電極的制備和封裝對于電極的制備,分為以下四個步驟:第一步,電解法制備Ag/AgCl電極絲1)首先選取直徑為0.5mm的(4N)純銀絲對其表面進(jìn)行處理,分別用稀HNO3和丙酮均勻擦拭其表面,去除可能存在的氧化物及有機(jī)物。2)將銀絲和鉑絲(3N5)分別浸入到1mol/L的稀HCl溶液,銀絲浸入長度為3.5cm,鉑絲浸入長度不低于3cm。3)在避光去氧的環(huán)境下將其電解,采用4mA電流電解3.5h或者3.5mA電流電解4h兩種電解過程。4)將制備好的電極浸漬在1mol/L的KCl(加入少量AgCl)溶液之中,靜置2h左右。5)制備之后的電極應(yīng)該是深灰色的致密均勻的附著在銀絲的表面,在0.1mol/L的KCl溶液之中與甘汞電極之間的電位差至少為35mV。第二步,內(nèi)參比液及防滲透樹脂阻隔面制作1)首先取適量的脲醛樹脂膠(若是膠粉,按照膠∶水為5∶3的比例配制),配制20%的NH4Cl溶液,按照膠質(zhì)量分?jǐn)?shù)20%的比例加入其中,攪拌均勻。2)先將參比的參比棒放在鋁制固定支架上,再將凝膠溶液滴入?yún)⒈劝魞?nèi)腔之中,靜置24h。3)配制臨界飽和氯化鉀溶液(由于氯化銀在氯化鉀溶液的溶解曲線并非線性,所以需要將氯化鉀飽和溶液再少量添加一些去離子水,且飽和氯化鉀會引起晶體析出導(dǎo)致電位漂移),在配制好之后,加入少量氯化銀,避光,待其緩慢溶解。4)在內(nèi)充液之中加入瓊脂,邊加熱邊攪拌。直至生成“果凍狀”的內(nèi)充液。5)將內(nèi)充液填充到參比棒之中,填充至離出口處1cm處。第三步,參比電極的封裝1)將參比電極穿入準(zhǔn)備好的硫化橡膠圈,上端留有0.5cm左右的銀絲,并將其和鍍銀導(dǎo)線焊接在一起。2)將制備好的導(dǎo)線及電極絲一起插入到參比棒內(nèi),Ag/AgCl絲沒入內(nèi)充液,膠皮上部的焊接點需要抽真空且不要有液體殘留。3)利用二乙烯三胺和環(huán)氧樹脂膠配制固化劑,小心添加到如圖1所示的電極之上,靜止24h,完成封裝。第四步,參比電極的檢測1)制備好的參比電極與飽和甘汞電極之間極間電位差應(yīng)大于38mV。2)電極在其極化的5d內(nèi),電位波動應(yīng)小于3.0mV。3)在pH值為4/7/10的標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液內(nèi),電極與銻(Sb)電極的電位差約為265mV/348mV/431mV,以不超過±5mV為宜。2智能化電極電解過程設(shè)計通常,Ag/AgCl電極的制備一般有3種方法:氯化法、電解法、熱分解法。氯化法雖然比較簡單,但不易于實驗室操作,不利于批量生產(chǎn),而熱分解法往往有工藝過于復(fù)雜、對加工的可靠性要求很高、在工業(yè)上批量應(yīng)用難以質(zhì)量控制的問題。在使用電解法極化參比電極的過程中,采用阻值18MΩ以上的高純度去離子水,配制1mol/L的鹽酸溶液對銀絲進(jìn)行電解。在普通的電解過程中,發(fā)現(xiàn)在保持恒流的情況下,其電阻是非線性遞增的。如圖2所示,橫軸以10min為時間間隔,縱軸是電解電極之間的阻抗,不難發(fā)現(xiàn),在電解過程中90～210min的電解過程是比較重要的。電阻隨時間增加而不斷變大,之后趨于穩(wěn)定,這個過程中,電極對氧的痕跡量是十分敏感的,如果控制不好,直接導(dǎo)致其表面AgCl不均勻,引起電阻曲線的畸變。在實際的電極加工過程中,會經(jīng)常出現(xiàn)電極表面極化不均勻或者短時間內(nèi)電極的電位發(fā)生了較大波動、漂移等現(xiàn)象,出現(xiàn)這幾種現(xiàn)象往往是在極化過程中出現(xiàn)的問題。按照前面所述,電極對氧的痕跡量是很敏感的,在未做除氧之前,電極在電解的過程中的電壓變化率是單調(diào)遞增的。這樣,電極在同樣的電解時間內(nèi)往往電解的并不均勻,有時肉眼可以直接地看出其表面的AgCl并不均勻,這樣的電極在加工之后往往很難通過甘汞電極或其他方法檢測出來,但是在電極的穩(wěn)定性上存在著隱患,其使用時間往往只有數(shù)周到一個月。電解液氧含量對電解效果的影響如圖3所示。除此之外,電極對電解電流的要求也比較苛刻,在銀絲電解的過程中,電流過大往往會導(dǎo)致銀絲上的銀迅速電解成AgCl,使得參比電極本身變得十分脆弱。另外,這種電極在穩(wěn)定性上往往低于小電流緩慢電解的銀絲,其甘汞電位與銻(Sb)電位多不正常。如圖4所示,電極在電解中期后已經(jīng)快速極化,出現(xiàn)了異常。基于上述情況,設(shè)計了一套可以自動監(jiān)控電極電解過程的裝置,其原理圖如圖5所示。圖5中的單片機(jī)外擴(kuò)一個8路輸出D/A(AD5348),加上單片機(jī)本身的兩個D/A,通過壓流轉(zhuǎn)換,可以組成10路并行輸出的控制系統(tǒng),同時電解10個電極。與此同時,利用多路開關(guān)將10路的電解過程中的電壓信號反饋給單片機(jī),單片機(jī)每10min和已經(jīng)錄入好的電極電壓值進(jìn)行比較,同時微調(diào)極化電流進(jìn)而控制電解效果。另外,單片機(jī)系統(tǒng)還可以提示在電解過程中出現(xiàn)的一些異常,以便在極化的過程中剔除次品,再經(jīng)過大量實驗得出,單片機(jī)系統(tǒng)主要將極化分為三個部分。電解初期,0～80min,采用大電流快速電解,結(jié)合反饋控制其電壓值不超過10V;電解中期,80～180min,采用小電流電解,電極電壓及內(nèi)阻升高很快,電壓不超過25V;電解末期,采用弱電流電解。另外,本文采用脲醛樹脂作為框架材料有延緩瓊膠內(nèi)參比液對外擴(kuò)散速度快的特點。這種架構(gòu)的參比電極除了具有較好的穩(wěn)定性和重現(xiàn)性之外,還可以有效地抑制礦漿復(fù)雜環(huán)境的細(xì)顆粒滲入內(nèi)參比液而導(dǎo)致污染。特別是在脲醛樹脂固化的過程中,直接摻入了KCl晶體及AgCl,其本身就相當(dāng)于一個參比,可以進(jìn)一步減慢KCl向外擴(kuò)散的速度。3電解過程監(jiān)控與參比電極的制備綜上所述,本文采用了電解法制備Ag/AgCl電極,從工藝上總結(jié)出一套成型的方法;并結(jié)合電子技術(shù),對電極電解過程進(jìn)行監(jiān)控,以保證其成品率,使其批量生產(chǎn)達(dá)