研究生知识库

氧化还原电位（Eh）是水、土壤等介质的一个重要参数，它代表了体系氧化还原能力的相对强弱。世界上很多国家的饮用水、泳池用水大都以Eh值作为标准，以此来评价其水质的优劣程度。土壤中的各种生物化学过程都受Eh值的制约，各物种的反应活性、迁移、毒性及其能否被生物吸收利用，都与物种的氧化还原状态有关。对于一个复杂体系来说，往往存在多个氧化还原电对，其氧化还原电位就是多种物质发生氧化反应和还原反应的综合结果。现阶段，Eh传感器在常温常压下的应用已经非常广泛，技术也相当成熟，然而在高温高压环境下Eh的测定研究相对较少，高温高压的Eh传感器对于机炉腐蚀的监测、海底热液活动的研究具有重要意义。 本论文研制出一种可用于高温高压水热体系的Eh传感器，并将其应用于NaCl、KCl、NaOH等溶液的Eh测定。具体工作包括：用注浆成型法制备Pt-Al2O3工作电极，用热浸涂法或电解氯化法制备Ag/AgCl参比电极；用Pt丝、Ag/AgCl电极和鲁金毛细管盐桥在低温常压下测定NaCl、NaOH溶液的Eh值；将Pt-Al2O3工作电极装入高压釜塞，Ag/AgCl参比电极装入不锈钢密封容器，与高压釜、压力传感器、马弗炉等组成高温高压实验装置，并测定NaCl、KCl、NaOH溶液在160~460℃范围内的Eh值。 低温常压的测定结果显示，电极与溶液刚开始接触时，需要30分钟左右方能达到平衡状态，所得数据才能稳定下来。在25℃、35℃、45℃、55℃这4个点的Eh值基本不变，说明在这个温度范围内温度对溶液Eh的影响很小。而当温度上升到55℃以上溶液的蒸发速度明显加快，浓度改变，测得的Eh值不准确，后续工作需要改进实验装置，防止测定过程中溶液的蒸发亦或是降低溶液的蒸发速率，达到维持溶液组分恒定的要求。 在高温高压下测定了NaCl、KCl和NaOH等溶液的Eh值，从结果来看，温度与Eh没有明显的相关性，三种溶液的Eh大小顺序为NaOH>NaCl>KCl，说明在高温高压条件下NaOH溶液的氧化性相对较强，KCl溶液的氧化性较弱。对于所测的两种浓度的NaOH溶液，浓度大的Eh值较低。 在控制氧逸度的条件下测定了H2O在400℃的Eh值，在临界点之前其Eh值出现了两次突变，当温度稳定在400℃以后，经过数小时的平衡，Eh值稳定在175 mV。 由于高温高压的热力学数据较少，高温高压特定体系的Eh值的理论值无法通过计算得出，对于获得的实验数据难以作出理论上的解释。