氧化铝厂生产过程中铝酸钠溶液组分浓度的快速化验检测方法研究

张宗娥

（龙口东海氧化铝有限公司，山东 龙口 265700）

在进行化工生产过程中，氧化铝工厂在化学领域中占据重要地位，其主要应用于制作吸附剂与化学分析试剂，在其生产过程中会产生强碱性的铝酸钠，铝酸钠本身具有一定危险性，其溶液危险性较弱，但根据其浓度不同，其产生的危险性也不同，因此对铝酸钠溶液进行组分浓度检测是在氧化铝厂生产过程中重要的环节之一[1]，本文通过实验的方法对氧化铝厂生产过程中铝酸钠溶液组分浓度的快速化验检测方法进行研究设计，通过针对不同浓度的铝酸钠溶液的选择，对其进行铝酸钠溶液浓度特征数据预处理，将特性进行归纳整合，光纤的光功率消耗量对铝酸钠溶液的温度与电导率之间进行实验，将实验数据进行记录，最终通过向上查表法计算处理，可以获得相应的溶液组分及其浓度，针对实验结果进行分析讨论，加强化工生产过程中的安全性。

1 实验材料与方法

1.1 选择实验对象

在实验开始前对实验对象进行选择，根据不同温度下、不同浓度下的铝酸钠溶液进行组分浓度测试。

根据机器进行实验采样，分别准备10g、20g、30g、40g、50g的固体铝酸钠白色粉末，将其进行溶液溶解，从而得到不同浓度的铝酸钠溶液[2]。

本实验通过利用光纤输出功率差（可视为传感光纤的光功率损耗）对铝酸钠溶液的浓度进行检测，将经过检测后得出的浓度与通过计算得到的理论实际浓度进行对比，探究检测方法的准确性。

在实验对象选择完毕后，分成五组进行铝酸钠溶液浓度组分的检测测试，分别对10g、20g、30g、40g、50g的铝酸钠溶液进行数据记录。

1.2 实验方法

根据光纤的光功率损耗对铝酸钠溶液浓度进行检测，不同浓度导致的光纤的光功率损耗程度不同，设置检测装置为光纤实验仪器，其进行数据采样的周期设置为6s，每6s进行一次中位值滤波处理，以溶液的透明度为标准值，设置每70s进行一次数据记录[3]。

在进行实验的过程中，由人工进行铝酸钠溶液的采样工作，对其每20分钟进行一次记录，相比于实际的工业现场记录间隔较短，从而能够获得多组数据。

进行人工采样记录时，应记下溶液的温度与电导率的数值，其对溶液进行不同温度的加热，分别为：设置高温为85℃～90℃、混合温度为75℃～80℃、冷却溶液温度为60℃～65℃，不同温度下电导率也不同，通过实验进行记录最终得到520组数据，其中筛选出离心数据、建模数据，最终用于实验验证的数据为120组[4]。

通过对120组数据进行光纤光功率损耗量的类别分配，最终得到铝酸钠溶液浓度与光纤的光功率损耗量之间的线性关系，从而检测到了不同铝酸钠溶液的浓度数据[5]。

2 实验结果分析

通过上述实验方法进行现场实验，最终通过光纤的光功率损耗与铝酸钠溶液浓度之间的线性关系，通过两者之间的线性关系进行判断，最终得到实验数据结果如下表所示。

表1 实验结果数据表

如上表所示，根据不同的铝酸钠固体，其对应的溶液浓度也均不同，其中铝酸钠溶液浓度最高的为50g的实验组，其溶液浓度为27.87%，对应的光纤的光功能损耗为31.933μW，其光纤的光功率损耗量与铝酸钠溶液浓度之间的关系主要为随着光纤的光功率损耗值的增大，其对应的铝酸钠溶液的浓度也增大，两个元素之间的形成如下公式所示的线性关系。

其中y代表光纤的光功率损耗（μW），x为铝酸钠溶液的浓度，设置两者之间的线性拟合度为R2=0.7897，得到如下图所示的函数线性关系。

图1 光功率损耗量与溶液浓度线性关系图

如上图所示，根据实验结果进行光纤的光功率损耗量与铝酸钠溶液浓度之间的线性关系，图中原点表示通过理论计算得出的溶液的实际浓度，可以从图中的关系看出，通过实验检测铝酸钠溶液的浓度与理论计算得到的实际浓度，两者之间差值较小，论证了利用光纤的光功率消耗量进行检测的准确性。

由此可以得出铝酸钠溶液在一定范围内，其光功率损耗成正比关系，不同直径的铝酸钠溶液颗粒对光纤的灵敏度也不同。

3 实验结果讨论

根据上述的实验结果，对其进行讨论，确定光纤的透明折射率与光功率损耗之间的关系，在铝酸钠溶液中，其中包含溶液浑浊颗粒，颗粒的直径不同，其对光纤的透明折射率也不同，因此，本实验通过对浑浊颗粒的直径为出发点，通过光功率的损耗，能够得出溶液浓度的不同，对光纤的折射率也不同，从而对光纤的光功率损耗量也不同，进而检测出铝酸钠溶液的浓度。

本实验在进行过程中，造成的微小误差主要由于以下几方面；

实验仪器的选择与局限，导致在配置溶液浓度的过程中，出现些许漏液的情况，从而可能导致部分溶液的水分蒸发，造成溶液的浓度较大，从而对实验操作过程中产生影响。

在实验过程中，整个实验的过程所用时间较长，实验容器暴露在空气中，从而对温度的影响较大，温度无法进行严格把控的情况下，进而影响实验的检测结果。

因此，在整个实验的过程中，无法避免地受外界的干扰，因而在进行实验时，需要对光纤的涂层等因素进行严格把控，减少可控的操作而造成的实验误差。

4 结语

本文通过对氧化铝厂生产过程中铝酸钠溶液的组分浓度的快速化验检测方法进行研究，通过实验论证，在氧化铝厂生产过程中，探究铝酸钠溶液的组成成分，针对不同浓度的铝酸钠溶液，进行不同层次的实验研究，通过对铝酸钠溶液浓度特征信息数据的预处理，根据溶液自身温度与电导率之间的特性进行浓度检测实验，本文在实验过程中严格把控实验变量，具有一定的严谨性，为氧化铝厂生产过程中，针对铝酸钠溶液组分浓度的快速化验检测研究提供了数据依据。