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工業(yè)PH計
日期：2025-02-12 00:49
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摘要：
工業(yè)PH計
PH是拉丁文“Pondushydrogenii”一詞的縮寫（Pondus=壓強、壓力hydrogenium=氫），用來量度物質(zhì)中氫離子的活性。
PH值——在中性溶液中，氫離子H+和氫氧根離子OHˉ的濃度都是10－7mol/l。如：假如有過量的氫離子H+，則溶液呈酸性。酸是能使水溶液中的氫離子H+游離的物質(zhì)。同樣，如果氫離子H+并使OHˉ離子游離，那末溶液就是堿性的。所以，給出CH+值就足以表示溶液的特性，呈酸性堿性，為了免于用此克分子濃度負冥指數(shù)進行運算，生物學(xué)家澤倫森（Soernsen）在1909年建議將此不便使用的數(shù)值用對數(shù)代替，并定義為“pH值”。數(shù)學(xué)上定義pH值為氫離子濃度的常用對數(shù)負值。即
——用氫離子濃度表示的PH值；
——氫離子的濃度；
——氫離子摩爾濃度（量濃度），mol/L。
因此，PH值是離子濃度以10為底的對數(shù)的負數(shù)：
而氫離子活性直接關(guān)系到水溶液的酸性、中性和堿性。所以工業(yè)上常用PH計來測量水或水溶液的酸堿度。下圖為PH值與的關(guān)系：
PH值與的對應(yīng)關(guān)系圖
測量PH值的方法很多，主要有化學(xué)分析法、試紙法、電位法?，F(xiàn)主要介紹電位法。
電位分析法所用的電極被稱為原電池。原電池是一個系統(tǒng)，它的作用是使化學(xué)反應(yīng)能量轉(zhuǎn)成為電能。此電池的電壓被稱為電動勢（EMF）。此電動勢（EMF）由二個半電池構(gòu)成，其中一個半電池稱作測量電極，它的電位與特定的離子活度有關(guān)，如H+；另一個半電池為參比半電池，通常稱作參比電極，它一般是測量溶液相通，并且與測量儀表相連。
PH值一電位一離子濃度之間的關(guān)系
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 OH離子
14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 H 離子
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 pH
+414.4???? ?? ????+.59.2 0 -59.2???????????? ???? -414.4 mv/25℃
從以上我們對PH測量的原理進行了分析而得知我們只要用一臺毫伏計即可把PH值顯示出來
11.1 工業(yè)PH計的工作原理
簡單的講就是，利用溶液中H離子的濃度（活度），產(chǎn)生的電極電位，引起電子元件傳感器轉(zhuǎn)化后的數(shù)字變化（或儀器表盤指針的轉(zhuǎn)動，老式PH計是指針型的）來顯示和反應(yīng)當(dāng)前溶液的H離子濃度。
工業(yè)PH計的構(gòu)成及各部分功能
工業(yè)PH計是以電極電位法為原理的在線PH值測定儀，由檢測器（也叫發(fā)送器）和轉(zhuǎn)換器（也叫變送器）兩部分構(gòu)成。
檢測器由指示電極（能指示被測離子活度變化的電極）、參比電極（電極電位恒定且不受待測離子影響的電極）組成。當(dāng)被測溶液流經(jīng)檢測器時，電極和被測溶液就形成一個化學(xué)原電池，兩電極間產(chǎn)生一個原電勢，該電勢的大小與被測溶液的PH值成對數(shù)關(guān)系，它將被測溶液的PH值轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘?。常用的指示電極有玻璃電極、銻電極等。常用的參比電極有甘汞電極、銀—氯化銀電極等。
轉(zhuǎn)換器由電子部件組成，其作用是將電極檢測到的電勢信號放大，并轉(zhuǎn)換為標準信號輸出。
工業(yè)用的在線PH計，其檢測器和轉(zhuǎn)換器為兩個獨立部件，檢測器裝于現(xiàn)場，轉(zhuǎn)換器裝在就地儀表盤或控制室內(nèi)。信號電勢用特殊的高阻高頻電纜傳送。
目前，也有檢測器和轉(zhuǎn)換器一體化結(jié)構(gòu)的工業(yè)在線PH計。
PH計檢測器的簡單構(gòu)成示意圖
11.2 工業(yè)PH計測量注意事項
在進行操作前，應(yīng)首先檢查電極的完好性。PH計上配套使用的電極大多數(shù)采用的是復(fù)合電極（指示電極和參比電極合二為一），老一代PH計尚在使用玻璃電極與甘汞電極。目前復(fù)合電極使用比較廣泛，以下以復(fù)合電極為主。
目前使用的復(fù)合電極主要有全封閉型和非封閉型兩種，全封閉型比較少，主要是以國外企業(yè)生產(chǎn)為主。
復(fù)合電極使用前首先檢查玻璃球泡是否有裂痕、破碎，如果沒有，用pH緩沖溶液進行兩點標定時，定位與斜率按鈕均可調(diào)節(jié)到對應(yīng)的pH值時，一般認為可以使用，否則可按使用說明書進行電極活化處理。
活化方法是在4%氟化氫溶液中浸3～5 s左右，取出用蒸餾水進行沖洗，然后在0.1mol/L的鹽酸溶液中浸泡數(shù)小時后，用蒸餾水沖洗干凈，再進行標定，即用pH值為6.86(25℃)的緩沖溶液進行定位，調(diào)節(jié)好后任意選擇另一種pH緩沖溶液進行斜率調(diào)節(jié)，如無法調(diào)節(jié)到，則需更換電極。
非封閉型復(fù)合電極，里面要加外參比溶液即3 mol/L氯化鉀溶液，所以必須檢查電極里的氯化鉀溶液是否在1/3以上，如果不到，需添加3 mol/L氯化鉀溶液。如果氯化鉀溶液超出小孔位置，則把多余的氯化鉀溶液甩掉，使溶液位于小孔下面，并檢查溶液中是否有氣泡，如有氣泡要輕彈電極，把氣泡完全趕出。
在使用過程中應(yīng)把電極上面的橡皮剝下，使小孔露在外面，否則在進行分析時，會產(chǎn)生負壓，導(dǎo)致氯化鉀溶液不能順利通過玻璃球泡與被測溶液進行離子交換，會使測量數(shù)據(jù)不準確。
電極從測量管線拆下后應(yīng)把橡皮復(fù)原，封住小孔。電極經(jīng)蒸餾水清洗后，應(yīng)浸泡在3 mol/L氯化鉀溶液中，以保持電極球泡的濕潤，如果電極使用前發(fā)現(xiàn)保護液已流失，則應(yīng)在3 mol/L氯化鉀溶液中浸泡數(shù)小時，以使電極達到*好的測量狀態(tài)。
復(fù)合電極不可放在蒸餾水中長時間浸泡，這是不正確的，這會使復(fù)合電極內(nèi)的氯化鉀溶液濃度大大降低，導(dǎo)致在測量時電極反應(yīng)不靈敏，*終導(dǎo)致測量數(shù)據(jù)不準確，因此不應(yīng)把復(fù)合電極長時間浸泡在蒸餾水中。
11.3 工業(yè)PH計電極校準、使用、維護注意事項
測量時應(yīng)按說明書規(guī)定的時間周期對儀器進行校準。
校準時應(yīng)注意：
?、贅藴示彌_溶液溫度盡量與被測溶液溫度接近。
?、俣ㄎ粯藴示彌_溶液應(yīng)盡量接近被測溶液的pH值?；騼牲c標定時，應(yīng)盡量使被測溶液的pH值在兩個標準緩沖溶液的區(qū)間內(nèi)。
?、坌屎?，應(yīng)將浸入標準緩沖溶液的電極用水特別沖洗，因為緩沖溶液的緩沖作用，帶入被測溶液后，造成測量誤差。
④記錄被測溶液的pH值時應(yīng)同時記錄被測溶液的溫度值，因為離開溫度值，pH值幾乎毫無意義。盡管大多數(shù)pH計都具有溫度補償功能，但僅僅是補償電極的響應(yīng)而已，也就是說只是半補償，而沒有同時對被測溶液進行溫度補償，即，全補償。
復(fù)合電極使用、維護注意事項：
目前工業(yè)上使用的電極大都是復(fù)合電極，其優(yōu)點是使用方便，不受氧化性或還原性物質(zhì)的影響，且平衡速度較快。
①復(fù)合電極不用時，可充分浸泡3M氯化鉀溶液中。切忌用洗滌液或其他吸水性試劑浸洗。
②使用前，檢查玻璃電極前端的球泡。正常情況下，電極應(yīng)該透明而無裂紋；球泡內(nèi)要充滿溶液，不能有氣泡存在。
③在線測量濃度較大的溶液時，不推薦使用接觸時復(fù)合電極，若非用不可時，也要盡量縮短測量時間，用后仔細清洗，防止被測液粘附在電極上而污染電極。
④清洗電極后，不要用濾紙擦拭玻璃膜，而應(yīng)用濾紙吸干, 避免損壞玻璃薄膜、防止交叉污染，影響測量精度。
⑤測量中注意電極的銀—氯化銀內(nèi)參比電極應(yīng)浸入到球泡內(nèi)氯化物緩沖溶液中，避免電計顯示部分出現(xiàn)數(shù)字亂跳現(xiàn)象。使用時，注意將電極輕輕甩幾下。
⑥電極不能用于強酸、強堿或其他腐蝕性溶液。
⑦嚴禁在脫水性介質(zhì)如無水乙醇、重鉻酸鉀等中使用。
