在離子膜電解生產(chǎn)過程中，鹽水中的Ca²⁺、Mg²⁺和其他金屬離子對(duì)離子膜的破壞性很大，離子膜的使用壽命、經(jīng)濟(jì)指標(biāo)與二次鹽水的質(zhì)量密切相關(guān)。為了保證離子膜的優(yōu)良性能，必須使進(jìn)槽鹽水中的Ca²⁺、Mg²⁺之類雜質(zhì)離子的含量控制得很低，使其達(dá)到離子膜制堿工藝對(duì)鹽水質(zhì)量的要求。精制鹽水中Ca²⁺、Mg²⁺的濃度測(cè)定是非常重要的環(huán)節(jié)，若精制鹽水中的Ca²⁺、Mg²⁺濃度過高而又未得到及時(shí)檢測(cè)，就可能會(huì)導(dǎo)致過多的雜質(zhì)離子進(jìn)入到鹽水電解工序，形成氫氧化鈣、等沉積物而堵塞離子膜。

二次鹽水精制為螯合樹脂吸附粗鹽水中多價(jià)雜質(zhì)金屬離子的過程，其中主要為Ca²⁺、Mg²⁺，每24 h需要對(duì)吸附飽和的樹脂塔進(jìn)行1次再生操作，重新恢復(fù)樹脂的吸附能力；再生過程需要投入NaOH、HCl及高純水等原材料。利用鈣鎂在線分析儀可以在確保鹽水質(zhì)量的情況下，及時(shí)發(fā)現(xiàn)鹽水質(zhì)量的變化，通過切塔或降低負(fù)荷減少鹽水流量，以避免不合格的鹽水進(jìn)入電解槽而污染離子交換膜；同時(shí)，還可以根據(jù)在線監(jiān)測(cè)值來延長(zhǎng)樹脂塔運(yùn)行時(shí)間，降低NaOH、HCl及高純水的消耗量。另外，如果樹脂塔運(yùn)行時(shí)間延長(zhǎng)就可以降低樹脂塔再生的頻次，可以降低污水處理壓力，減少酸性廢水和堿性廢水的排放量，優(yōu)化水平衡，降低污水處理的費(fèi)用，從而達(dá)到節(jié)約再生過程中消耗原材料的目的。

1 鈣鎂在線分析儀在線分析原理

鈣鎂在線分析儀是利用吸光光度法來進(jìn)行監(jiān)測(cè)的。吸光光度法進(jìn)行定量測(cè)定的理論基礎(chǔ)是比耳定律。即1束單色光通過有吸收物質(zhì)的溶液后，溶液的吸光度與溶液中吸光物質(zhì)的濃度成正比；同一物質(zhì)不同濃度的溶液，在一定波長(zhǎng)處的吸光度會(huì)隨濃度的增加而增大（如圖1所示）。鈣鎂在線分析儀適用于氯堿行業(yè)飽和鹽水中鈣鎂離子含量分析，可根據(jù)不同檢測(cè)點(diǎn)選用不同量程，實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)鹽水質(zhì)量。

鈣鎂在線分析儀采用620 nm波長(zhǎng)可見光分析鹽水中0~3 mg/L的Ca²⁺、Mg²⁺。分析儀采用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.1%的Calver-B顯色劑，該顯色劑在pH值大于11的鹽水中顯示藍(lán)色，當(dāng)與鹽水中游離的Ca²⁺、Mg²⁺進(jìn)行絡(luò)合后，溶液顯示紅色。分析儀自動(dòng)記錄吸光度M1值，在含有Ca-Calver-B絡(luò)合物的鹽水中繼續(xù)加入濃度為0.01 mol/L的乙二胺四乙酸二鈉（ETDA）掩蔽Ca²⁺、Mg²⁺后，再進(jìn)行檢測(cè)，鹽水重新恢復(fù)藍(lán)色。此時(shí)，分析儀記錄吸光度M2，M1 減去M2的變化值即為鹽水中Ca²⁺、Mg²⁺的含量，并依據(jù)朗伯—比爾定律計(jì)算Ca²⁺、Mg²⁺在鹽水中的濃度。

反應(yīng)式如下：

設(shè)計(jì)安裝位置如圖2所示。

鈣鎂在線分析儀采用特定波長(zhǎng)LED冷光源，使用壽命超長(zhǎng)、靈敏度高、檢測(cè)時(shí)間短、結(jié)果準(zhǔn)確，精度可達(dá)10^-6級(jí)；主機(jī)采用中文觸摸屏，開放式操作平臺(tái)，所有操作鍵以圖標(biāo)形式表示，并配有中文說明，操作簡(jiǎn)單易懂；可自主設(shè)置采樣分析間隔周期0～999 min，典型分析時(shí)間為5～15 min；全自動(dòng)運(yùn)行，可實(shí)現(xiàn)自動(dòng)取樣、自動(dòng)檢測(cè)、自動(dòng)清洗、自動(dòng)排料、自動(dòng)分析、自動(dòng)報(bào)警等智能化功能；每一個(gè)測(cè)量結(jié)果通過一路或多路4～20 mA模擬信號(hào)輸出，用于連接上傳至DCS控制系統(tǒng)，方便操作人員及時(shí)觀測(cè)鹽水質(zhì)量。

2 使用效果分析和監(jiān)測(cè)

第1階段通過修改DCS控制程序中設(shè)定的切塔周期由24 h逐步延長(zhǎng)至28 h。第2階段，根據(jù)測(cè)試時(shí)間，再生周期逐步由28 h逐步延長(zhǎng)至32 h，采用ICP法對(duì)樹脂塔切塔前鹽水進(jìn)行取樣分析；同時(shí)，采用鈣鎂分析儀，通過切換閥門的方式保持檢測(cè)前后塔中鹽水的質(zhì)量。發(fā)現(xiàn)鹽水質(zhì)量提高時(shí)，及時(shí)縮短鈣鎂分析儀在線檢測(cè)間隔時(shí)間，保持不間斷檢測(cè)。這是ICP分析檢測(cè)無法做到的，在正常運(yùn)行時(shí)前塔鹽水有超標(biāo)的情況下，充分利用鈣鎂分析儀的特點(diǎn)來保證了鹽水的質(zhì)量。分析儀將鹽水分析數(shù)值引入 DCS 系統(tǒng)，設(shè)定報(bào)警設(shè)置。當(dāng)鹽水中Ca²⁺、Mg²⁺的質(zhì)量分?jǐn)?shù)達(dá)到2×10-8時(shí)，系統(tǒng)開始報(bào)警，更加便于操作人員的監(jiān)控。抽取2018年12月之中1周的化驗(yàn)室與在線分析數(shù)據(jù)，對(duì)比情況見表1。

增加鈣鎂在線分析儀后，可時(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)精制鹽水中Ca²⁺、Mg²⁺的含量來判斷螯合樹脂的吸附能力，嚴(yán)格控制精制鹽水的質(zhì)量，解決了ICP分析滯后的弊端，杜絕不合格的精制鹽水進(jìn)入電解槽對(duì)離子膜造成的污染，從而延長(zhǎng)了離子膜的使用壽命；同時(shí)，延長(zhǎng)再生時(shí)間、降低再生頻率之后，螯合樹脂的消耗量以及配中和池的酸堿消耗量隨之減少；并且，酸性廢水和堿性廢水的排放量減少，為廢水處理工序減輕了壓力。