浅谈温度对 pH值的影响

浅谈温度对 pH值的影响

童嘉

四川川投燃气发电有限责任公司 四川达州 635000

摘要：本文通过理论与实际两方面分析探讨温度对氨溶液pH值的影响，找出温度与pH值的变化关系，以便在实际分析过程中对测量值进行修正，更好的开展化学监督工作。

关键词：pH；温度；电离常数；离子积常数

引言：火力发电厂汽水系统的化学监督是保障机组安全经济运行的重要手段，现如今机组的容量、参数越来越高，对汽水监督要求也越来越严格。而在汽水监督中，许多化学反应都受溶液pH值控制，尤其是金属腐蚀与水质pH值有很大关系。为了防止给水系统、锅炉本体等热力设备的腐蚀、结垢、积盐，必须严格控制给水、炉水pH值，使机组在最佳水汽品质工况下运行。

一 、pH计测量原理

pH的测量是对溶液中H⁺的测量，电极的电位对离子浓度变化的响应可应用能斯特方程描述：

E=E₀+2.3RTlga/nF

式中：E-平衡电极电位，mv；

E₀-标准电极电位，mv；

R-气体常数，8.314J/(K.mol)；

T热力学温度，t+273.15 K；

F-法拉第常数，96485C/mol；

n-得失电子数，[H+]是一价为+1；

a-溶液中离子的浓度，mol/L。

从上式中可以看出，温度变化影响能斯特方程的斜率变化，从而影响溶液的PH值。

二、思考

温度不同，同一溶液的pH值也不同。化学监督标准中的pH值是指在25℃时的测量值。为消除温度对pH值的影响，在线pH计与手工pH计按测量原理（能斯特方程）对温度进行了补偿。那么手工测量与在线测量数据应基本相同。

实际生产过程中，水样pH值在按规定要求取样、测量的情况下，水样温度的不同导致手工测量值与在线测量值出入却很大。人工汽水取样架仅采用闭式循环冷却水进行降温处理，未同在线仪表一样进行恒温处理，所取水样温度不会正好25℃，而是随着季节、冷却水温、样水流量变化而变化。

一般情况下夏季水样温度都高于25℃，我厂水样最高温度可达40℃，此时在线测量值与手工测得值偏差较大，pH值相差甚至达到0.4。而给水pH一般控制在9.2～9.6之间，如此巨大的测量误差无法满足水质控制要求，造成了加药量大，甚至影响到汽水品质。因此本文就这一问题从实验探究和理论计算来谈谈自己的粗浅看法，以供参考。

三、实验探讨

在电力生产过程中为防止热力系统的腐蚀，给水通常采用加氨的方式调节pH值。给水PH值一般控制在9.2～9.6之间。本文通过在线与实验室数据对比、在线仪表温度调节以及模拟给水水质进行实验分析，观察温度对pH值的影响，测得结果如下：

表1 2019.8.19通过在线pH与离线pH对比

表2 2019.8.23在线pH温度调节pH变化

表3 2019.8.30用氨水模拟给水水质观察温度与pH变化

通过上述实验数据，可得出pH与温度的变化有如下关系：

1、随着温度的升高pH呈下降趋势；

2、在氨性溶液中pH电极受温度的影响为每一个pH约0.03pH/℃。

四、理论探讨

（一）、pH值与H⁺

在电解质的水溶液中，一定同时存在H⁺和OH^-，溶液的pH值随H⁺增大而减少。当温度一定时,H⁺与OH^-的乘积为一个常数(Kw)，pH又可表示为PH=-lgKw+lg[OH^-]，即在一定温度条件下， OH^-增大pH值就增大。但如果温度发生变化，Kw就要发生变化，那么OH^-大pH值就不一定增大。

（二）、温度与Kw

当温度一定时，在纯水或电解质的稀溶液中，H⁺与OH^-的乘积为一个常数，叫做水的离子积（用Kw表示）。温度发生变化时，水的离子积（Kw）也发生变化。温度对水的电离有着较大的影响，在25℃时纯水的pH为7，在温度变化为100℃时，纯水的pH值接近于6，此时纯水的OH^-约为1×10^-6mol/L,是25℃时OH^-的10倍左右，但此时纯水的pH值与25℃时相比却减少了1。

（三）、温度与弱酸、弱碱平衡常数

弱酸、弱碱水溶液存在电离平衡，电离平衡常数（K）可以表示弱电解质电离的趋势大小，K值越大，表示电离程度越大。K随温度变化而变化，但由于电离过程热效应较小，温度对电离常数影响不大，其数量级一般不变，与Kw相比较温度对其影响相对较小。

（四）、温度对氨溶液PH值的影响

当温度升高时，Kw和KNH₃.H₂O（OH^-）均增大，但Kw/KNH₃.H₂O（OH^-）值还是在增大的，即H⁺增大，pH值减小。

五、总结

为减少温度对pH值测量的影响，在化学监督过程中可以采取pH（25℃）= pH（t）+(t-25)×0.03进行手工补偿，以消除温度对测量值的影响，反映出水样的真实值。同时我们还可以通过以下日常管理来提高化学监督水平，便于水汽品质的调整，保证机组的安全经济运行。

1、做好汽水取样系统中闭式冷却水装置、恒温装置、空调的运行维护，控制在线仪表测量温度在25±1℃左右，减少温度的影响。

2、做好在线仪表水样流量的调整工作，避免进入仪表的流量过大或过小，影响仪表的准确性及使用寿命。

3、按照《化学监督导则》（DL/T246-2015）及《发电厂在线化学仪表校验规程》（DL/T677-2009）做好在线仪表及实验室仪表的校验及维护工作。

4、对手工取样进行改造，将手工水样纳入恒温冷却装置冷却，减少温度对测量值的影响。

作者简介：童嘉（1989.7-），男，汉族，四川成都，本科，助理工程师，研究方向：电厂化学.