用电导率法测定钢铁碱性除油剂的浓度

在电镀生产中，钢铁碱性除油剂是一种常用的除油剂，它对钢铁工作表面的动物油、植物油、矿物油等油污有良好的清洗效果。在使用过程中，除油剂的主要成分会逐渐消耗，因此在生产中需定期(一般为4 h)分析其浓度，然后根据分析结果补充相应的组分。分析钢铁碱性除油剂的常用方法主要有酸碱滴定法、密度法、电导率法等。生产中常用的是酸碱滴定法，此方法主要是利用酸碱中和反应，测定溶液中的游离碱，然后换算成化学脱脂剂的浓度。密度法是用比重计或波美计测定溶液的密度或波美度，再换算成化学脱脂剂的浓度。电导率法是通过电导率仪测量溶液的电导率，再根据经验公式来计算化学脱脂剂的浓度。电导率法操作简单，具有实时性，整个测量过程几乎不用人为的操作和干预，是一种比较安全的测量方法[1-3]。

在日常生产中，压力基本不变。除去压力的影响，溶液的电导率与其浓度和温度有关[4-6]。本文采用三孚公司的SF-205A钢铁碱性除油剂作为研究对象，通过测试得到了不同温度下其电导率与浓度的计算公式，为生产中根据电导率计算钢铁碱性除油剂的浓度提供了理论依据。

1 实验

1.1 主要材料和设备

DDSJ-308A电导率仪，HH-4恒温水浴锅，ME204E电子天平，SF-205A碱性除油剂，矿物油。

1.2 测试溶液的制备

用电子天平分别准确称取定量的SF-205A，用纯水冲洗盛装的器皿后全部转入500 mL容量瓶，定容后摇匀。配制质量分数分别为2%、4%、6%、8%、10%和12%的SF-205A溶液待测。

1.3 溶液电导率的测定

(1) 吸取1.2节所配制的待测溶液200 mL，放在400 mL的烧杯中。

(2) 取约150 mL水，放入200 mL烧杯中，然后将烧杯置于恒温水浴锅，控制待测温度。当待测温度要求低于室温时，可以用冰水混合液将烧杯中的水降温至待测温度。最后将热电偶温度计放于烧杯中。

(3) 将电导电极放于待测溶液中，读取待测溶液在某一温度时的电导率。

2 结果与讨论

2.1 SF-205A钢铁碱性除油剂浓度与电导率的关系

电导率是物质传送电流的能力，是电阻率的倒数。对于液体而言，常以电阻的倒数──电导来衡量其导电能力的大小。水的电导是衡量水质的重要指标之一，能反映出水中存在的电解质的浓度。水溶液中电解质的浓度不同，溶液的导电程度也不同，因此可以通过测定溶液的电导率来分析电解质在溶液中的浓度。

溶液的浓度决定了溶液中带电粒子的浓度，这些带电粒子决定了溶液电导率的高低。表1是在25 °C时，不同质量分数的SF-205A钢铁碱性除油剂的电导率。可见，当SF-205A钢铁碱性除油剂的质量分数为2%时，其电导率为23.7 mS/cm。随着SF-205A钢铁碱性除油剂的浓度上升，其电导率明显增加。当SF-205A钢铁碱性除油剂的质量分数为12%时，其电导率为119.8 mS/cm，约是2%时的5倍。

表1 SF-205A钢铁碱性除油剂质量分数与电导率的关系(温度25 °C)Table 1 Relationship between mass fraction and electrical conductivity for SF-205A alkaline iron and steel degreasing agent?

图1中的曲线是根据表1所列数据模拟得到的。显然，在25 °C下，SF-205A钢铁碱性除油剂的质量分数(w)在2% ～ 12%之间时，其电导率(ρ)可以用式(1)来表示，且相关系数R2为0.999，属于高度线性相关。

由式(1)可以得到其反函数方程，即式(2)。根据式(2)，可以用测得的SF-205A溶液的电导率计算出其浓度。

图1 SF-205A钢铁碱性除油剂电导率与质量分数之间的线性回归曲线Figure 1 Linear regression curve fitting the relationship between electrical conductivity of SF-205A iron and steel degreasing agent and its mass fraction

25 °C下，当SF-205A钢铁碱性除油剂的质量分数在2% ～ 12%之间时，除油液的电导率与除油剂的质量分数呈线性关系，对应的电导率范围是25 ～ 120 mS/cm。

2.2 温度对SF-205A钢铁碱性除油剂的影响

电导率与温度具有很大的相关性。金属的电导率随着温度的升高而减小，半导体的电导率随着温度的升高而增大。对于电解质溶液而言，其电导率与溶液中带电粒子浓度、带电粒子运动速率有关。在压力不变的情况下，带电粒子运动速率与温度有很大的关系。从表2可以看出，20 °C时，2%的SF-205A溶液的电导率为26.1 mS/cm；当温度为55 °C，其电导率下降至15.1 mS/cm。同样，当SF-205A的质量分数为4%、6%、8%和10%时，可以看出随着温度的升高，除油液的电导率明显变小。

表2 不同温度和SF-205A质量分数下除油液的电导率Table 2 Electrical conductivity of degreasing solution with different mass fractions of SF-205 at different temperatures（单位：mS/cm）?

文章来源：《钢铁》 网址: http://www.gtbjb.cn/qikandaodu/2021/0402/806.html