什么是 pH 控制系统？

实现目标 pH 值，无论是作为生产链中的一个步骤，还是作为处理过程的一部分来中和废物流，都是一种常见的控制应用。

 图 1.中和过程的基本设置

图 1 显示了工业规模实现的 pH 控制过程的基本设置。

各个设置各不相同，但它们都共享一些通用组件；即，具有混合器或搅拌器的反应器容器、可以打开和关闭以添加中和剂或其他目标pH剂的化学添加进料、需要调节的溶液进入和离开反应器容器的方式，以及当然，控制器如可编程逻辑控制器（PLC）或分布式控制系统（DCS）来管理系统输入、输出和程序动作。
   
pH控制的难点：非线性

过程领域中的许多受控变量的行为相对线性。例如，打开流量控制阀一定百分比会导致相关流量增加。pH 调节通常不会以这种方式进行。例如，考虑用强碱（例如氢氧化钠）滴定（中和）弱酸（例如乙酸）。该反应的行为如下图 2 所示。

    图 2. 用强碱滴定弱酸

酸的起始 pH 值约为 3。添加 10 mL 碱时，pH 值上升 1 个 pH 点。当添加 10 mL 以上时，pH 值上升略低于 1 pH 点。然后，当再添加 10 mL（总共 30 mL）时，pH 值急剧跃升超过 4 个 pH 点，达到 11。
   
这种行为是高度非线性的，当目标 pH 值出现在反应的高倾斜区域中或之后时，传统的控制方法（例如比例积分微分 (PID) 回路）通常是不够的。根据可用于处理流入物的时间和流入物特性的可变性，可以采用不同复杂性的控制——从以特定频率投放设定量的滴定仪到采用更先进的预测控制算法。
   
pH 监测和控制：总结
   
pH 监测和控制广泛应用于各个行业。为特定应用选择合适的探头和变送器以及维护设备对于确保正确的读数是必要的。
   
pH控制可以通过自动控制系统来实现，但在设计控制方案时应考虑pH调节的非线性性质。