[發(fā)明專利]一種電解過程中精準控制系統(tǒng)pH的方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010065107.X
• 申請日: 2020-01-20
• 公開（公告）號: CN111233104B
• 公開（公告）日: 2022-06-21
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 宋海紅;林煊塏;李龍;劉湘;陳涌
• 申請（專利權(quán)）人: 汕頭大學(xué)
• 主分類號: C02F1/461
• 分類號: C02F1/461;C02F1/66;C02F1/72;C02F101/16
• 代理公司: 廣州三環(huán)專利商標代理有限公司 44202
• 代理人: 曹江;周增元

本發(fā)明公開一種電解過程中精準控制系統(tǒng)pH的方法，與傳統(tǒng)pH控制器簡單的閉環(huán)控制不同，本發(fā)明基于對應(yīng)用過程的理解，創(chuàng)造性地發(fā)明了一種半開環(huán)半閉環(huán)的控制模式，避免了由于水體容積和流量的不同帶來的閉環(huán)傳函調(diào)節(jié)匹配問題。本發(fā)明通過計算理論投藥量，并依此反推閥門開啟時間，然后向下發(fā)出開啟和關(guān)閉加藥閥門指令，實現(xiàn)對加藥量與時間的控制，同時反饋加藥閥的狀態(tài)。在具體的控制過程中，每次加藥運行結(jié)束后，進入關(guān)閉等待狀態(tài)，當?shù)却龝r間結(jié)束后，重新啟動pH檢測，如果發(fā)現(xiàn)檢測值高于停止設(shè)定值時，停止pH加藥。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及電化學(xué)領(lǐng)域，具體涉及一種電解過程中精準控制系統(tǒng)pH的方法。

背景技術(shù)

氨氮的電化學(xué)氧化技術(shù)是高氨氮廢水的高效處理方法之一，處理過程中需要控制廢水pH值在6～7區(qū)間內(nèi)。手動投藥不僅花費大量人力，還存在投藥量與時間不夠精準的問題。對于傳統(tǒng)的pH控制系統(tǒng)，通過一個pH控制器，可以對目標水體進行pH控制。通過安放于水體中的pH探頭讀取pH值，控制器比較當前pH值與設(shè)定值。當當前pH值超過或小于設(shè)定范圍時，pH控制器打開輸出繼電器，啟動外部加藥裝置。這樣的傳統(tǒng)自動投藥裝置因忽略了藥劑反應(yīng)需要一定時間，加藥過程中容易導(dǎo)致pH高于最高值或低于最低值的問題。因此，在實驗室階段與工業(yè)生產(chǎn)階段，有必要設(shè)計一種能夠更穩(wěn)定控制pH的投藥系統(tǒng)，從而能更經(jīng)濟有效地應(yīng)對高氨氮廢水的處理需求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于，提供一種通過自動投藥控制pH的新型方式，能夠根據(jù)實際的pH情況和反應(yīng)所需pH范圍，對氨氮去除技術(shù)的自動控制系統(tǒng)及時發(fā)出指令，使pH能夠穩(wěn)定在所需范圍內(nèi)。

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種電解過程中精準控制系統(tǒng)pH的方法，包括：

A、設(shè)定pH目標設(shè)定值、堿液濃度和堿液添加流速，確定電流強度，電解過程開始；

B、將pH傳感器讀取的系統(tǒng)pH值與所述pH目標設(shè)定值進行比較，若低于所述pH目標設(shè)定值，記錄該段電解時長，進入下一步；若所述系統(tǒng)pH值高于或等于所述pH目標設(shè)定值，則保持不變，直到所述系統(tǒng)pH值低于所述pH目標設(shè)定值；

C、根據(jù)所述堿液濃度、所述堿液添加流速和所述電解時長，計算理論加藥時長，啟動加藥泵和加藥閥，同時開始加藥計時，記錄加藥時長；

D、將所述加藥時長與所述理論加藥時長進行比較，若大于或等于所述理論加藥時長，進入下一步；若所述加藥時長小于所述理論加藥時長，則保持不變，直到所述加藥時長大于或等于所述理論加藥時長；

E、停止加藥，停止加藥計時，同時開始等待計時，記錄等待時長；根據(jù)所述電解時長和所述理論加藥時長，計算理論等待時長；

F、將所述等待時長與所述理論等待時長進行比較，若大于或等于所述理論等待時長，返回所述步驟B；若所述等待時長小于所述理論等待時長，則保持不變，直到所述等待時長大于或等于所述理論等待時長。

在電解過程中，pH值隨電解快速下降，如果不對體系內(nèi)的pH值進行控制，一方面會影響游離氯的產(chǎn)生并影響氨氮的降解，另一方面會腐蝕電極表面的貴金屬氧化物涂層，影響電極的壽命。

優(yōu)選的，所述理論加藥時長為:

其中：

I：所述電流強度；

t：所述電解時長；

F：法拉第常數(shù)；

μ：電流使用效率；

x：化學(xué)反應(yīng)中轉(zhuǎn)移電子量與H⁺產(chǎn)生量的化學(xué)劑量的比值；

y：堿液中堿添加量與OH-產(chǎn)生量的化學(xué)劑量的比值；