一种agagcl参比电极的研制

一种agagcl参比电极的研制

php系列是针对矿工浮选和废水处理开发的一套工业试验机器。其参与电极加工一直是其生产过程中的一个重要环节之一。由于矿山企业浮选环境的特殊性,一般的参比电极无法满足其使用寿命要求。与此同时,自加工的参比电极普遍存在着生产周期长、检测及测试手段不足、残次品率高等诸多问题。基于此,针对其应用的特殊条件,设计出一套工艺方法,并研发出电极极化监控装置,大大缩短了其生产周期,降低了次品率。1电极的制备和封装对于电极的制备,分为以下四个步骤:第一步,电解法制备Ag/AgCl电极丝1)首先选取直径为0.5mm的(4N)纯银丝对其表面进行处理,分别用稀HNO3和丙酮均匀擦拭其表面,去除可能存在的氧化物及有机物。2)将银丝和铂丝(3N5)分别浸入到1mol/L的稀HCl溶液,银丝浸入长度为3.5cm,铂丝浸入长度不低于3cm。3)在避光去氧的环境下将其电解,采用4mA电流电解3.5h或者3.5mA电流电解4h两种电解过程。4)将制备好的电极浸渍在1mol/L的KCl(加入少量AgCl)溶液之中,静置2h左右。5)制备之后的电极应该是深灰色的致密均匀的附着在银丝的表面,在0.1mol/L的KCl溶液之中与甘汞电极之间的电位差至少为35mV。第二步,内参比液及防渗透树脂阻隔面制作1)首先取适量的脲醛树脂胶(若是胶粉,按照胶∶水为5∶3的比例配制),配制20%的NH4Cl溶液,按照胶质量分数20%的比例加入其中,搅拌均匀。2)先将参比的参比棒放在铝制固定支架上,再将凝胶溶液滴入参比棒内腔之中,静置24h。3)配制临界饱和氯化钾溶液(由于氯化银在氯化钾溶液的溶解曲线并非线性,所以需要将氯化钾饱和溶液再少量添加一些去离子水,且饱和氯化钾会引起晶体析出导致电位漂移),在配制好之后,加入少量氯化银,避光,待其缓慢溶解。4)在内充液之中加入琼脂,边加热边搅拌。直至生成“果冻状”的内充液。5)将内充液填充到参比棒之中,填充至离出口处1cm处。第三步,参比电极的封装1)将参比电极穿入准备好的硫化橡胶圈,上端留有0.5cm左右的银丝,并将其和镀银导线焊接在一起。2)将制备好的导线及电极丝一起插入到参比棒内,Ag/AgCl丝没入内充液,胶皮上部的焊接点需要抽真空且不要有液体残留。3)利用二乙烯三胺和环氧树脂胶配制固化剂,小心添加到如图1所示的电极之上,静止24h,完成封装。第四步,参比电极的检测1)制备好的参比电极与饱和甘汞电极之间极间电位差应大于38mV。2)电极在其极化的5d内,电位波动应小于3.0mV。3)在pH值为4/7/10的标准缓冲溶液内,电极与锑(Sb)电极的电位差约为265mV/348mV/431mV,以不超过±5mV为宜。2智能化电极电解过程设计通常,Ag/AgCl电极的制备一般有3种方法:氯化法、电解法、热分解法。氯化法虽然比较简单,但不易于实验室操作,不利于批量生产,而热分解法往往有工艺过于复杂、对加工的可靠性要求很高、在工业上批量应用难以质量控制的问题。在使用电解法极化参比电极的过程中,采用阻值18MΩ以上的高纯度去离子水,配制1mol/L的盐酸溶液对银丝进行电解。在普通的电解过程中,发现在保持恒流的情况下,其电阻是非线性递增的。如图2所示,横轴以10min为时间间隔,纵轴是电解电极之间的阻抗,不难发现,在电解过程中90～210min的电解过程是比较重要的。电阻随时间增加而不断变大,之后趋于稳定,这个过程中,电极对氧的痕迹量是十分敏感的,如果控制不好,直接导致其表面AgCl不均匀,引起电阻曲线的畸变。在实际的电极加工过程中,会经常出现电极表面极化不均匀或者短时间内电极的电位发生了较大波动、漂移等现象,出现这几种现象往往是在极化过程中出现的问题。按照前面所述,电极对氧的痕迹量是很敏感的,在未做除氧之前,电极在电解的过程中的电压变化率是单调递增的。这样,电极在同样的电解时间内往往电解的并不均匀,有时肉眼可以直接地看出其表面的AgCl并不均匀,这样的电极在加工之后往往很难通过甘汞电极或其他方法检测出来,但是在电极的稳定性上存在着隐患,其使用时间往往只有数周到一个月。电解液氧含量对电解效果的影响如图3所示。除此之外,电极对电解电流的要求也比较苛刻,在银丝电解的过程中,电流过大往往会导致银丝上的银迅速电解成AgCl,使得参比电极本身变得十分脆弱。另外,这种电极在稳定性上往往低于小电流缓慢电解的银丝,其甘汞电位与锑(Sb)电位多不正常。如图4所示,电极在电解中期后已经快速极化,出现了异常。基于上述情况,设计了一套可以自动监控电极电解过程的装置,其原理图如图5所示。图5中的单片机外扩一个8路输出D/A(AD5348),加上单片机本身的两个D/A,通过压流转换,可以组成10路并行输出的控制系统,同时电解10个电极。与此同时,利用多路开关将10路的电解过程中的电压信号反馈给单片机,单片机每10min和已经录入好的电极电压值进行比较,同时微调极化电流进而控制电解效果。另外,单片机系统还可以提示在电解过程中出现的一些异常,以便在极化的过程中剔除次品,再经过大量实验得出,单片机系统主要将极化分为三个部分。电解初期,0～80min,采用大电流快速电解,结合反馈控制其电压值不超过10V;电解中期,80～180min,采用小电流电解,电极电压及内阻升高很快,电压不超过25V;电解末期,采用弱电流电解。另外,本文采用脲醛树脂作为框架材料有延缓琼胶内参比液对外扩散速度快的特点。这种架构的参比电极除了具有较好的稳定性和重现性之外,还可以有效地抑制矿浆复杂环境的细颗粒渗入内参比液而导致污染。特别是在脲醛树脂固化的过程中,直接掺入了KCl晶体及AgCl,其本身就相当于一个参比,可以进一步减慢KCl向外扩散的速度。3电解过程监控与参比电极的制备综上所述,本文采用了电解法制备Ag/AgCl电极,从工艺上总结出一套成型的方法;并结合电子技术,对电极电解过程进行监控,以保证其成品率,使其批量生产达