水控仪表基本资料.doc

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1、流动电流是表征水中胶体杂质表面负荷特性的一项重要参数，该参数可以反应胶体离子表面电荷特性对絮凝的影响。因此，在水处理工艺过程控制技术的研究中有着重要的地位。电流流动原理：根据现代胶体与表面化学理论，溶液中的胶体粒子与溶液之间形成了固液相界面，由于固体表面物质的离解或对溶液中离子的吸附，会导致固体表面某种电荷过剩，并在固体表面附近的液相中，形成反电荷粒子的不均匀分布，从而构成固液界面的双电层结构，其中反粒子层又分为吸附层和扩散层。当有外力作用时，吸附层与固体表面紧密吸附着，而扩散层则可随液相流动，在吸附层和扩散层之间会出现相对位移，位移界面上呈现电位。由于双电层中

2、固液两相分别带有电性相反的过剩电荷，在外力的作用下固液的相对运动会产生一系列的电动现象。在电场力的作用下，将导致电泳，在机械外力的作用下将产生电场。如流动电位和沉降电位。其中，流动电位就是在外力作用下，液体相对于固体表面流动产生电场的现象。事实上，这就是扩散，是层中反离子随液相定向流动，负电荷离子定向迁移的现象。式（12--19）和式（12--20）分别为流动电流，流动电位的基本数学表达式，描述了其基本基本影响因素和内在关系，特别指明了流动电位同ζ电位之间的正比函数关系。流动电流从一个侧面代表了ζ电位的性质，反应了固液界面双电层的基本特性。也可以用经验公式表达适

3、合各种流态的流动电位，即i=Cζv式中C——经验系数，与测量装置几何构造以及介质的物理化学性质有关，与流态有关；V——液体平均流速。式（12--21）不仅适用与层流，也适用与紊流，但在不同流态下，C值是不同的。式（12--21）表明在介质条件不变时，流动电流与毛细管内液体的平均流速成正比。流动电流的大小不仅与固液界面双电层本身的特性有关，还与流体的流动速度、测量装置的几何构造等因素有关，这点与电位有很大差别。电位可以直接反映固体表面的荷电特征，数值的具有绝对意义，而考察流动电流数据时，却需要注意测定装置、测定条件等因素的不同，进行综合判断与相对比较。所以，流动电

4、流的绝对值是没有意义的。1966年，Gerdes发明了活塞式“流动电流检测器”（StreamingCurrentDetecdor，简称SCD）。可以用于检测水样中胶体粒子的电荷特性。检测器由检测水样的传感器和检测信号的放大处理器两部分构成。传感器主要由圆形检测室（套筒）、活塞和环形电极组成，活塞和检测室内壁之间的缝隙构成一个环形毛细空间。当活塞在电动机驱动下做往复运动时，水样中的微粒附这在环形“毛细管”壁上形成一个微粒”膜”，水流的运动带动微粒“膜”扩散层中反离子运动，从而在“环形毛细管”的表面产生交变电流，此电流由检测室两端的环形电极收集并经放大处理后输出。该

5、监测器的原理已与原始的毛细管装置不完全相同，主要检测的对象不是毛细管表面的双电层特性，而是吸附于固体表面上的水中微粒“膜”，其测量结果反映的是水中胶体粒子的表面特性。应当注意的是，胶体粒子在检测器探头表面吸附必然产生流动电流，但在液体中完全没有胶体粒子的情况下，流动电流仍然存在。事实上，SCD检测的流动电流应由背景电流和非背景电流两部分构成。背景电流是由无胶体粒子吸附的探头表面的双电层发生分离的结果，非背景电流是由吸附于探头表面的胶粒与溶液相对运动时产生的，SCD检测到的是这两者之和，即式中——背景电流；——非背景电流；在实际应用中，正是利用非背景电流值的变化来

6、反映胶体粒子的荷电特性。在实际应用的流动电流检测仪表一般由检测器与信号处理器构成。为保证流动电流信号的准确有效检测，必须保证检测器的检测室内壁面能得到良好的清洗，使附着于壁面的荷电粒子能及时更新。目前国内开发的流动电流检测器，多采用检测水样自清洗的方法。该访法使进入检测室的检测水样产生一定的射流作用，把检测室内可能积存的杂质冲走，并随检测后水样排出，它能够连续稳定地进行自清洁，结构简单，效果亦较好。由检测室输出的原始信号极其微弱，在~数量级，而且由于信号是由活塞的往复运动产生的，因此是一个频率约为4的近似正弦波，必须对之进行适当的处理，调制为有一定信号强度的、与

7、水中胶体杂质电荷变化有一一对应关系的直流响应信号。这一任务就由信号处理部分完成，它包括同步整流、放大及放大倍数调整、微波等内容，最后的输出值极为所谓的流动电流检测值，以4~20mA、-10~+10mV或0~100%等相对单位表示，相对地代表水中胶体的荷电特性，可以作为水处理系统的检测或控制参数。