悬浮物浓度测量在工业生产中的应用

悬浮物浓度测量在工业生产中的应用

2023-04-03 09:55:28

悬浮物概念
悬浮物（Suspended Solids）指悬浮在水中的固体物质，其浓度单位是mg/L。在水质分析领域，悬浮物包括不溶于水中的无机物、有机物及泥砂、黏土、微生物等。由于悬浮物的物质成分复杂，中国地下水质量标准和生活饮用水卫生标准对水中悬浮物以浑浊度为指标作了规定。

悬浮物检测需求
许多工业生产过程中需要在线监测生产液中的悬浮物含量，以此判断样品液中不溶微小固体颗粒的含量，从而实现对生产过程的监测，最终实现对产品质量的监控。目前国内大部分企业的监测方式采用人工取样，由实验室检测后将数据反馈给生产部门。不仅耗费大量的时间和人力，而且检测数据不能及时反映生产过程，企业无法及时了解生产过程中悬浮物含量的数据，不能及时控制生产。

在冶金生产中，及时检测出生产资料中的悬浮物含量，有助于判断产品是否合格或者生产设备是否存在故障。在氧化铝生产中，粉碎后的铝矾土矿料经过高压、强碱液溶解，稀释，稀释后的溶液要经过过滤，除去其中的铁、硅等元素的化合物，以便得到较为纯净的铝酸钠溶液。这里必须检测精液中的悬浮物含量，因为它决定着下一工序中氢氧化铝的纯度，而且过多悬浮物杂质的存在会降低下一阶段氢氧化铝结晶析出以及氧化铝生产的效率，并且在严重的情况下会损坏昂贵的氧化铝分解电极。在精液中加入氢氧化铝晶种，结晶出的氢氧化铝固体混合在溶液中。混合溶液经过滤，分离出氢氧化铝固体和残余溶液。这里需要检测母液中的悬浮物含量，以便掌握过滤效率。

在造纸废渣处理过程中，废渣经过燃烧炉1500摄氏度以上高温燃烧、加水稀释后，进入沉降槽沉降，除去池底不溶性废渣。上部清液（即：碳酸钠溶液）进入苛化器，加入石灰水苛化，然后生成碳酸钙和苛性碱滤液。经过过滤分别得到碳酸钙和苛性碱滤液。石灰石可以用造纸的增白剂，苛性碱液可以循环使用，完成了造纸废渣中碳酸钠的回收再利用。这里需要检测苛性碱滤液中的悬浮物含量，以便检验回收效率。

在酒类生产的发酵过程中，酵母浓度是最重要的工艺参数，因为在一定条件下，发酵效率与酵母浓度密切相关。因此，实时在线检测酵母浓度，对了解和控制发酵进程，提高产品质量具有重要意义，而对酵母浓度的检测可以转化为对固体颗粒含量的检测。

在离子膜法烧碱生产中，对二次精制盐水中，悬浮物有较严格的要求，不同的离子膜生产制造商为了保护各自的膜的性能和质量，都会对盐水中悬浮物的含量提出限制要求。例如日期旭硝离子膜，要求一次盐水悬浮物小于0.05mg/L，二次盐水中悬浮物小于0.001mg/L，英国杜邦膜，则要求一次盐水中悬浮物小于0.05mg/L，二次盐水中悬浮物小于0.0005mg/L。

悬浮物检测原理
在工业生产中，液态分散系由于工业控制的需要，悬浮物的物质成分单一，物质分散均匀，悬浮颗粒粒径统一。这就为使用光的透射法及散射法检测液体中的悬浮物浓度提供的实现基础。

一束光在穿透液体时，随着悬浮物的增多，由于悬浮物的遮挡作用，在光线的180度方向上光强越来越弱；由于悬浮物的散射作用，在光线的90度方向上光强越来越强。悬浮物的多少就与液体的透射光强或散射光强存在着一定的曲线关系。市面上大多数悬浮物传感器就是这样的工作原理，它们将透射或散射光强按一定的曲线关系转换成4-20mA信号输出，再通过在线仪表对信号进行处理，以实现对悬浮物的在线监测。
然而工业生产所需测量的悬浮物种类繁多，透射或散射光强与悬浮物的曲线关系传感器出厂时已经固定，一种曲线关系能否真的适应所有种类的悬浮物测量？所以用户需要一个能够自由建立光强到示值曲线的数字式悬浮物传感器。

悬浮物数字传感器的特点
本公司自主研发生产的沉入式悬浮物传感器，是一款能够同时输出数字信号及模拟信号的数字传感器。

悬浮物数字传感器原理图
◇外壳采用316L不锈钢材质,具有良好的耐腐蚀性能.
◇光源采用稳定的近红外光，避免可见光干扰，内置光度补偿，提高测量精度。
◇光路上使用透光率极高的石英玻璃透镜，红外光波的发射和接收更为稳定。
◇RS-485通讯接口（MODBUS-RTU协议部分兼容），通讯间隔时间最快为50ms；无需仪表，能直接连接电脑、PLC等具有RS485/4-20mA信号接口的设备进行数据采集。可直接与工控系统集成。
◇兼容模拟信号（4～20 mA电流）输出，4-20mA可反向输出；
◇用户可自行标定，建立自己的标定曲线。5点标定，测量更精确，更贴合实际特性曲线。
◇可通过RS485通信对传感器进行相关设置，从机地址和波特率、在线标定、恢复出厂、4-20mA输出对应范围、修改量程、比例系数和增量补偿等设置。

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