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pH电极技术

更新时间:2015-06-12 15:00:34

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应用介绍

                            pH电极技术

pH是酸度或碱度的测量。氢离子量(H+) 决定一种液体是酸性的(高浓度氢离子)还是碱性的(低浓度氢离子)。pH值的范围为0~14。低于0或大于14的值可能是有的但很少,且不能用我们的电极来测量。pH标度是从水解常数派生出来的,其方程如下:


25℃时,以摩尔/公升为单位的氢离子浓度

普通材料的pH

为什么pH测量是重要的?

它决定产品质量:

·         糖精制

·         制浆造纸

·         胶乳凝固

·         冲洗照片

它提高功效:

·         烟气净化

·         电路板蚀刻

·         发酵工艺

·         保证产品安全

·         铬酸盐和氰化物处理系统

·         饮用水和废水

·         食物,低pH值以防止肉毒中毒。

如何测定pH?

比色法

·         试剂添加

·         pH试纸

电化学法 (pH电极)

 

pH值测量系统包括:

1.      一个pH电极: 其输出电压随着pH值(氢离子浓度)的变化而变化。

2.      一个参比电极: 其输出电压保持不变。

3.      一个pH: 一个毫伏计和高阻抗输入电路将电极的毫伏转化成pH读数。

4.      一个自动温度补偿器可供选择:一个能够感测温度的装置,这样仪表就能校正温度变化效应。

pH电极是如何工作的?

·         特殊成分的玻璃感测氢离子(H+)和生成 一个毫伏电压(25° C时,59.2 mV / pH单位).

·         填充液接收来自特殊pH玻璃的信号。

·         浸泡在氯化银中的纯银线将被测溶液信号传到电极的电缆或连接头。

·         溶液的钠离子误差 > pH 12.3

参比电极是如何工作的?

·         多孔液接界分离电极中的填充液和被测溶液。

·         填充液的恒定氯离子浓度在纯银线上生成一个毫伏电压,导线上有氯化银。

·         银线传送被测溶液的信号到电极的电缆或连接头。

单液接界vs双液接界

在液接界上使银沉淀的化学物会污染和堵塞单液接界。这些可能是此类化合物,例如硫化物,硫醇,氰化物,碘化物和蛋白质。其他化合物例如银,铅,汞以及其他重金属化合物会与胶体中的氯化物产生化学反应,导致参考输出发生还原反应。在下液接界(双)中选择合适的化学物可以防止或至少最大限度地减少这些活性化合物的负效应。

pH复合电极是如何工作的?

pH复合电极是由一个pH电极和一个参比电极组成的, 内置于单壳体中。因此复合电极就像结合的pH和参比电极那样工作。

pH计是如何工作的?

一个pH计接收来自pH玻璃(高阻抗mV)和参考传感器的输入并比较这两个值,从而获得一个结果值(mV)。通过运用以下指南将以mV为单位的读数转换成pH值:

·         零点 mV = pH 7

·         59.2mV/pH单位变化

·         pHmV+ <7 pHmV- >7

pH电路实例

注意由于pH玻璃的电阻非常高,pH和参考输入流入运算放大器。pH计也会调整零点和量程偏移和针对pH误差会自动完成温度补偿(以下详述)

温度补偿

pH电极测量pH值时,根据能斯特方程(0.03Ph/10C/pH单位),温度误差会有所差异,例如。如以下表格所示,温度所导致的误差是温度和被测pH值的函数。注意在pH7 25°C时没有误差。可以自动或手动完成温度补偿。一般通过输入被测液体的温度到仪器菜单来实现手动温度补偿,然后仪器就会显示“温度补偿”pH读数。这就意味着pH值校正为25℃时的期望值。自动温度补偿需要来自温度传感器的输入和不断发送补偿pH值信号到显示器。自动温度补偿适用于温度变化大的pH值测量系统。

pH vs温度误差图表

注意: 浅蓝色数值的误差小于0.1 ,可能不需要温度补偿。灰色数值是温度和pH值,没有温度导致的pH值误差。

pH系统是如何校准的?

·         电极放入缓冲液中。缓冲液是已知稳定pH值的溶液。
常用缓冲液的pH值是4.01, 7.0010.00 。缓冲液的pH值随着温度的变化而变化(被测溶液也是这样的)。

·         首先调整系统的零点(包括电极和仪表)。一般以pH7.00缓冲溶液确定零点。理想上,选择接近被测材料或溶液pH值的缓冲溶液。
pH计上的电位调节旋钮或按钮用于设置系统(包括电极和仪表),以读取缓冲液的pH值。

·         接下来,检查和/或调整系统的量程。洗净电极和浸入第二种缓冲液中。系统读数应接近于第二种缓冲液的pH值。大多数pH计有标有“量程”或“斜率”字样的控件,补偿量程太短的电极。

·         用户自主决定校准频率。

·         注意: 两点校准是必需的,以确保电极正常工作,因为在校准模式中一个损坏了的电极也能提供可接受的pH7输出。

pH应用

·         废水中和

·         电镀

·         化工制造

·         电路板蚀刻

·         烟气洗涤器

·         锅炉和冷却塔

·         制浆造纸

·         食物和饮料

·         药物

·         墨水,乳胶漆

·         水处理 (污水)

·         水族馆,水产养殖

·         发酵 (葡萄酒,啤酒,酒精)