PH电极使用经验

栏目:技术分享 发布时间:2023-07-27 浏览量: 429
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)。

PH电极使用经验

影响 pH 测量的关键电位有哪些?

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。如下图示:

 

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

2.pH 显示值是上述电位的总和!

其中,E1E2E3E7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E4E5E6,若E4E5E6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,E5E6影响较小,而高纯水pH 测量时,E5E6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!pH基本的水指必成供求的点,这对广大的E-1312 pH电极S400-RT33 pH电极制造商,比如美国BroadleyJames是个重大利好。美国BroadleyJames老牌的E-1312 pH电极S400-RT33 pH电极制造商,必将中国的保事业带来可经济效益。我美国BroadleyJamesE-1312 pH电极S400-RT33 pH电极经久耐用,质量可靠,测试准确,广泛应用于各级环保污水监测以及污水处理过程

 

2.1. 当电极放入流通池中时,由于是纯水,无导电离子,则E5E6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。

2.2. 而当流速变化时,E5E6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。

2.3. 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!

 

3.pH 电极基本原理

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zui常用的便是银/氯化银电极。

zui熟悉也是zui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℃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℃pH值>8pH 6pH的应用场合则必须对温度变化进行补偿。

 

4.用户对pH 玻璃电极有哪些要求?

1、 低阻抗玻璃膜

2、 0--14 pH 范围内的耐化学腐蚀性

3、 不易破损

4、 热稳定性高

5、 良好的再现性

6、 不易水解

7、 无碱误差

8 0--14 pH 范围内的线性好

当薄膜玻璃表面被水浸湿时,其表面的碱离子便会溶出,也就是说薄膜玻璃表面被水解。取决于玻璃种类的不同,此种水解作用可使玻璃表面形成0.3~0.6nm厚的溶胀层。对于H+离子来讲,此溶胀层的很象一离子交换器。随着被测介质pH 值的变化,H+离子会扩散进溶胀层或从溶胀层中扩散出来。对于薄膜玻璃的内侧来讲,整个过程与上述相同,只是由于内溶液是固定的(如pH 7的内缓冲液),所以只是形成恒定的H+离子活度。内侧和外侧的溶胀层被玻璃组织分开,同时由于玻璃膜内外两侧不同的表面电位,便在玻璃膜上建立了一个电位差。这一电位差可通过零电流法用一带有pH 刻度的mV计测量并以pH 值的形式显示出来。电位遵循能斯特方程,在25 ℃ 的条件下,质子活度变化一个级别(一个pH )时,电位变化59.16mV

一个性能优良的电极的概念应如下:

1、参比系统Ag/AgCL

2、稳定的半电池电位和抗污染的参比系统

3、抗污染TEFLON环形隔膜

4、能耐10bar压力的免维护参比系统,高分子聚合物填充

所有上述特点,都在我们的电极中得到了体现。1、圆形Teflon隔膜包围住pH 玻璃薄膜,形成高离子活度的中心对称区域,使其具有锥形缝隙隔膜的优点而避免了它的不足,如:由于涡流的作用、结垢和热负载冲击造成隔膜堵塞和大的KCL消耗。电极不用维护,参比系统不易堵塞。在低电导的纯水中通过采取盐圈储备也能进行很好测量。2、不需电解质溶液填加孔,因此玻璃管是密封的,加之电解质溶液的不可压缩性,使之可应用于zui高压力为6bar(特殊措施可达10 bar)的场合。3、不同于传统隔膜,对脏污不敏感。4Ag/AgCL

半电池具有独立的参比管,也就是说,稳定的半电池电位通过盐桥与被测介质接触。使得半电池电位在相当长的时间内保持稳定。5、凝胶内不含银离子,这样对于含硫等污染严重的被测介质不起反应。6、在空气中承受热冲击和冷却时,不象陶瓷隔膜一样会产生连续的气泡。这些存在陶瓷孔洞隔膜后面的气泡会引起参比系统的电绝缘。7、与陶瓷隔膜相比,在热冲击下,不会有凝胶挤出。

 

5.采用 pH 、参比两支分立电极、添加KCL溶液式的所谓(超)纯水 pH 变送单是什么?

简单说,这种所谓(超)纯水 pH 变送单,毫无新意!是上世纪七十年代就一直广泛使用的两支分立电极组合而已,参比电极补充KCL溶液。类似于实验室常用的玻璃电极231,参比电极232232为补充KCL溶液)。这种系统以前是大量采用的,但由于其安装麻烦,同时KCL大量外漏,结晶并造成取样架腐蚀,更严重的是大量KCL渗透到纯水中,所测 pH 值根本不是纯水真实状态的反映。随着技术的进步,目前,国内外大部分厂家,都已不采用该形式!

这种测量系统是绝不可能解决电厂(超)纯水 pH 测量难点的,肯定要受流速等因素影响。

1.两支电极分开,则增加了电极之间的电阻,加之纯水导电性本身就很差,故两电极间的电阻更易随流速而变化,导致电位E5变化,从而造成测量不稳。

2.参比电极采用补充KCL溶液的形式,由于KCL溶液大量向外渗漏,污染了所测高纯水,同时改变了所测量(超)纯水的电导率!这显然是错误的!

3.由于其 pH 单玻璃电极,系国内传统的玻璃电极,只是做了外形上的改变而已,其性能显然是不过关的,则必然限制电极的使用寿命!因为电厂测量的基本为加氨纯水,而氨在所有介质中对敏感玻璃膜的腐蚀性是第三位的(Ba2+S2+NH4+),故加氨纯水的测量除考虑其它因素外,必须考虑玻璃电极耐氨离子的腐蚀性这一重要影响!某仪表厂家宣称其采用两支分立电极,参比电极添加KCL溶液式的(超)纯水 pH 变送单元解决了流速的影响,解决了KCL渗漏的污染问题,是绝不可能的!是违反理论的!是对用户的严重误导!其资料中有关电极方面的描述竟然有十几处理论的错误!