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pH电极基本原理及维护

来源:本站      点击:186      时间:2019-03-29

摘要:pH电极基本原理 

PH传感器使用过程中注意事项

PH传感器需要定期进行校正,根据使用条件不同校正周期也不一样,一般四到八周校正一次即可。校正时一般将探头分别放入两种标准缓冲液中,两种标准缓冲液相差至少2 PH,如果校正失败需要对探头进行清洗,一般情况将探头放入1%-3%盐酸溶液中浸泡1-5分钟,再用清水冲洗,用软布擦干净。如果有油脂存在,用酒精擦洗。重新进行校正,如果仍无法完成校正说明探头已坏,需要更换新探头。探头寿命一般为6个月到3年。

ph计维护保养相关问题

一)保养pH 测量中使用的电极又称为原电池。原电池是一个系统,它的作用是使化学能量转成为电能。此电池的电压被称为电动势(EMF)。此电动势(EMF)由二个半电池构成。其中一个半电池称作测量电极,它的电位与特定的离子活度有关;另一个半电池为参比半电池,通常称作参比电极,它一般是与测量溶液相通,并且与测量仪表相连。此二种电极之间的电压遵循能斯特(NERNST)公式:

其中:E——电位E0——电极的标准电压R——气体常数(8.31439焦耳/摩尔和℃ )

T——开氏绝对温度(例:20 ℃ =273=293开尔文)F——法拉弟常数(96493库仑/当量)

n——被测离子的化合价(银=1,氢=1)aMe——离子的活度

标准氢电极是所有电位测量的参比点。标准氢电极是一根铂丝,用电解的方法镀(涂覆)上氯化铂,并且在四周充入氢气(固定压力为1013hpa)构成的。由于氢电极做为参比电极在实践中很难实现,于是使用第二类电极做为参比电极。其中最常用的便是银/氯化银电极。

最熟悉也是最常用的pH 指示电极。它是一支端部吹制上对于pH 敏感的玻璃膜的玻璃管。管内充填有一定浓度的缓冲溶液。存在于玻璃膜内外两面的反映pH 值的电位差用Ag/AgCL传导系统导出。此电位差同样遵循能斯特公式。

在能斯特公式中温度“T”作为变量,作用很大。随着温度的上升,电位值将随之增大。对于每1 ℃ 的温度变化,将引起电位0.2mV/ pH 变化。则每1℃每1 pH 变化0.0033 pH 值。这也就是说:对于20~30 ℃ 之间和7 pH 左右的测量来讲,不需要对温度变化进行补偿;而对于温度>30℃或>20℃和pH值>8pH 或6pH的应用场合则必须对温度变化进行补偿。

PH计,酸碱度计的分类:

人们根据生产与生活的需要,科学地研究生产了许多型号的PH计,酸碱度计:

按测量精度上可分0.2级PH计,酸碱度计、0.1级PH计,酸碱度计、0.01级PH计,酸碱度计或更高精度PH计,酸碱度计

按仪器体积上分有笔式PH计,酸碱度计(迷你型PH计,酸碱度计)、便携式PH计,酸碱度计、台式PH计,酸碱度计还有在线连续监控测量的在线式PH计,酸碱度计。

根据使用的要求:

笔式PH计,酸碱度计(迷你型PH计,酸碱度计)与便携式PH计,酸碱度计一般是检测人员带到现场检测使用。

选择PH计,酸碱度计的精度级别是根据用户测量所需的精度决定,而后根据用户方便使用而选择各式形状的PH计,酸碱度计。

影响pH值的关键电位有哪些?

我们来关注一下pH 测量中电位的来源,在pH 测量中,存在着一系列的不同电位,其中只有一个电位是人们所需要的(pH 电位)。这就要求其他的电位(“干扰电位"),即使不能相互抵消,也要十分稳定,这样才可能通过校表将它们补偿掉。如图示:

电极的各个电位

E1——半电池电位(pH 电极,Ag/AgCL-KCL)

E2——内缓冲液一玻璃膜内表面电位

E3——玻璃膜不对称电位

E4——玻璃膜外表面的变化电位(pH 电位)

E5——流动扩散电位

E6——接界电位

E7——半电池电位(参比电极,Ag/AgCL-KCL)

pH 显示值是上述电位的总和!

其中,E1、E2、E3、E7是电极制造时已形成的稳定电位。不影响pH 测量。

受测量介质影响的只有E4、E5、E6,若E4、E5、E6任一电位发生变化,则pH 显示值均会发生变化!普通测量时,E4直接反映所测介质的pH 值,E5、E6影响较小,而高纯水pH 测量时,E5、E6影响是不容忽视的,是高纯水pH 值测量不准确的决定因素!是问题的关键!

 

1.当电极放入流通池中时,由于是纯水,无导电离子,则E5、E6需要一定的时间才能稳定下来,所以测量值的稳定和响应时间,则相对较长。

2.而当流速变化时,E5、E6已形成的平衡又遭到破坏,只有当新的平衡再形成时,测量值才能稳定下来。

3.对于E6还有一影响因素。即:E6受接界面积大小和扩散方式的影响较大,如果E6的接界面积较大且扩散稳定,则接界电位小,E6稳定,则pH 值稳定!准确!

 

 

1、pH玻璃电极的贮存

短期:贮存在pH=4的缓冲溶液中;

长期:贮存在pH=7的缓冲溶液中。

2、pH玻璃电极的清洗

玻璃电极球泡受污染可能使电极响应时间加长。可用CCl4或皂液揩去污物,然后浸入蒸馏水一昼夜后继续使用。污染严重时,可用5%HF溶液浸10~20分钟,立即用水冲洗干净,然后浸入0.1N HCl溶液一昼夜后继续使用。

3、玻璃电极老化的处理

玻璃电极的老化与胶层结构渐进变化有关。旧电极响应迟缓,膜电阻高,斜率低。用氢氟酸浸蚀掉外层胶层,经常能改善电极性能。若能用此法定期清除内外层胶层,则电极的寿命几乎是无限的。

4、参比电极的贮存

银-氯化银电极最好的贮存液是饱和氯化钾溶液,高浓度氯化钾溶液可以防止氯化银在液接界处沉淀,并维持液接界处于工作状态。此方法也适用于复合电极的贮存。

5、参比电极的再生

参比电极发生的问题绝大多数是由液接界堵塞引起的,可用下列方法解决:

(1)浸泡液接界:用10%饱和氯化钾溶液和90%蒸馏水的混合液,加热至60~70℃,将电极浸入约5cm,浸泡20分钟至1小时。此法可溶去电极端部的结晶。

(2)氨浸泡:当液接界被氯化银堵塞时可用浓氨水浸除。具体方法是将电极内充洗净,液放空后浸入氨水中10~20分钟,但不要让氨水进入电极内部。取出电极用蒸馏水洗净,重新加入内充液后继续使用。

(3)真空方法:将软管套住参比电极液接界,使用水流吸气泵,抽吸部分内充液穿过液接界,除去机械堵塞物。

(4)煮沸液接界:银-氯化银参比电极的液接界浸入沸水中10~20秒。注意,下一次煮沸前,应将电极冷却到室温。

(5)当以上方法均无效时,可采用砂纸研磨的机械方法去除堵塞。此法可能会使研磨下的砂粒塞入液接界。造成永久性堵塞。

(二)检查

1、玻璃电极的一般检查方法

(1)检查零电位

设置pH计在“mV”测量档,将玻璃电极和参比电极一起插入pH=6.86的缓冲溶液中,仪器的读数应大约为-50~50mV。

(2)检查斜率

接(1),再测pH=4.00或pH=9.18的缓冲溶液的mV值,计算电极的斜率,电极的相对斜率一般应复合技术指标。

注意:1) 电极零电位值检查方法仅对等电位点为7的玻璃电极而言。若玻璃电极的等电位点不为7时,则有所不同。

2) 对于有的pH计,标定调节能够达到要求时,上述检查结果超出范围不大时,电极任可使用。

3)对于有的智能pH计,可以直接查阅仪器标定结果得到的零电位和斜率值。

2、参比电极的检查方法

(1)内阻检查方法

采用实验室电导率仪,电导率仪电极插座一端接参比电极,另一端接一根金属丝,将参比电极和金属丝同时浸入溶液中,测得的内阻应小于10kΩ。如内阻过大,说明液接界有堵塞,应进行处理。

(2)电极电位检查

取型号相同的一支好的参比电极和被测参比电极接入pH计的输入两端,然后同时插入KCl溶液(或pH=4.00的缓冲溶液),测得的电位差应为-3~3mV,且电位变化应小于±1mV。否则,应该更换或再生参比电极。

(3)外观检查

银-氯化银丝应该呈暗棕色,若呈灰白色则说明氯化银已部分溶解。

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