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pH计的原理、使用及性能校准

2020-11-25 12:58:08 点击数:

1,简介

pH计最一种常用的仪器设备,主要用来精密测量液体介质的酸碱度值,配上相应的离子选择电极也可以测量离子电极电位mV值、pH计广泛应用于工业、农业、科研、环保等领域,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酸度计。

按测量精度可分为0.2级、0.1级、0.01级或更高精度。

按仪器体积可分为笔式(迷你型)、便携式、台式,还有连续监控测量的在线式。

当前我国的研制水平与世界先进水平还有一段距离,其中较为先进的是瑞士的梅特勒-托利多型pH计,其经济方便,精度达到±0.01pH,可自动进行温度补偿。

2,pH计的原理及结构组成

1.pH计

pH(酸度)计是以电位法测定溶液中H+活度的仪器。pH计所测量的值是用来表示溶液酸碱度的一种方法,它用溶液中的H+离子浓度的负对数来表示,即:pH=ーlg[H+]。

我们所使用的pH计,都是由电计和电极两个部分组成。在实际测量中,电极浸入待测溶液中,将溶液中的H+离子浓度转换成毫伏级电压讯号,输入电计。电计将该信号放大,并经过对数转换为pH,然后由毫伏级显示仪表显示出pH。

pH计以玻璃电极为测量电极,甘汞电极为参比电极。氢离子浓度变化所引起的玻璃电极电势的变化,造成了其与甘汞电极之间电势的变化,应符合式(2-6)

E=E0-2.3026RT/F…………(2-6)

式中:

E一电动势,mV;

E0一电极标准电动势,mV;

R一摩尔气体常数;

T一开氏绝对温度;

F一法拉第常数。

由式(2-6)可以看出测量pH时温度也是一个重要的响因素,在测量时应该注意温度的变化,并把它考虑进去。目前pH常用的电极多为复合电极,已将玻璃电极与甘汞电极复合在一起。

2.pH电极

电极是组成pH计必不可少的部分。pH测量就是通过测量电极、参比电极组成一化学电池来完成的。

(1)pH测量电极又叫pH指示电极,对溶液中氢离子活度有响应,电极电位随之变化。现代pH计几乎都是用玻璃电极作为测量电极的。

(2)参比电极(惰性电极),对溶液中氢离子活度无响应。在pH测量中,它作为电位恒定的半电池与pH测量电极组成一化学电池,提供并保持固定的参比电势。

(3)复合电极是将pH测量电极和参比电极组合在一起的电极。复合电极不受氧化性和还原性物质的影响,平衡速度较快,使用比较广泛,目前pH测量使用的基本上都是此类电极。不管玻璃指示电极还是玻璃复合电极,都是薄膜电极,此膜电势与被测溶液中的氢离子活度呈能斯特关系,体现薄膜电极的特有性能,这些性能受电极本身及使用条件的影响,并对测量结果产生作用。

3,pH计的使用方法

(1)打开后盖,装入电池一块

(2)装上复合玻璃电极。

注意事项:

①复合电极下端是易碎玻璃泡,使用和存放时千万要注意,防止与其他物品相碰。

②复合电极内有氯化钾饱和溶液作为传导介质,如干涸就会导致结果测定不准,因此必须随时观察有无液体,量不足时应注满。

③复合电极仪器接口决不允许有污染,包括水珠。

④复合电极连线不能强制性拉动,防止线路接头断裂。

(3)打开电源开关后,再打到pH测量挡。

(4)用温度计测量pH6.86标准液的温度,然后将pH计温度补偿旋钮调到所测的温度值下。

(5)将复合电极用去离子水冲洗干净,并用滤纸擦干。

(6)将pH6.86标准溶液2mL~5mL倒入已用水洗净并擦干的塑料烧杯中,洗涤烧杯和复合电极后倒掉,再加入20mLpH6.86标准溶液于塑料烧杯中,将复合电极插入于溶液中,用仪器定位旋钮,调至读数6.86直到稳定。

 

注意事项:必须用pH6.86标准调定位。调完后,决不能再动定位旋钮。

 

(7)将复合电极用去离子水洗净,用滤纸擦干,用温度计测量pH4.00溶液的温度,并将仪器温度补偿旋钮调到所测的温度值下。

 

(8)将pH4.00标准溶液2mL~5mL倒入另一个塑料烧杯中,洗涤烧杯和复合电极后倒掉,再加入20mLpH4.00标准溶液,将复合电极插入溶液中,读数稳定后,用斜率旋钮调至pH4.00。

 

注意事项:斜率钮调完后,决不能再动。

(9)用温度计测定待测液温度,并将仪器温度补偿调至所测温度。

(10)将复合电极插入待测溶液中,读取pH,即为待测液pH。

注意事项:

①测定时温度不能过高,如超过40℃测定结果不准,需用烧杯取出稍冷。

②复合电极应避免和有机物接触,一旦接触或沾污后要用无水乙醇清洗干净。

4,pH计的性能校验

尽管PH计种类很多、但其校准方法均采用两点校准法,即选择两种标准缓冲液:第一种是pH7标准缓冲液,第二种是pH9标准缓冲液或pH4标准缓冲液。

先用pH7标准缓冲液对电计进行定位,再根据待测溶液的酸碱性选择第二种标准缓冲液。如果待测溶液呈酸性,则选用pH4标准缓冲液;如果待测溶液呈碱性,则选用pH9标准缓冲液。若是手动调节的pH计,应在两种标准缓冲液之间反复操作几次,直至不需再调节其零点和定位(斜率)旋钮,pH计即可准确显示两种标准缓冲液pH时则表示校准过程结束。此后,在测量过程中零点和定位旋钮就不应再动。若是智能式pH计,则不需反复调节,因为其内部已贮存几种标准缓冲液的pH可供选择、而且可以自动识别并自动校准。但要注意标准缓冲液的选择及其配制的准确性。智能式0.01级pH计一般内存有3种~5种标准缓冲液。

其次,在校准前应特别注意待测溶液的温度。以便正确选择标准缓冲液,并调节电计面板上的温度补偿旋钮,使其与待测溶液的温度一致。不同的温度下,标准缓冲溶液的pH是不一样的(见表2-3)。

表2-3不同温度标准缓冲溶液的pH

温度/℃ pH

pH7标准缓冲液

pH4标准缓冲液 pH9.2标准缓冲液

10 6.92 4.00 9.33

15 6.90 4.00 9.28

20 6.88 4.00 9.23

25 6.86 4.00 9.18

30 6.85 4.01 9.14

40 6.84 4.03 9.01

50 6.83 4.06 9.02

校准工作结束后,对使用频繁的pH计一般在48h内不需再次定标。如遇到下列情况之一,则需要重新标定:

(1)溶液温度与定标温度有较大的差异。

(2)电极在空气中暴露过久,如30min以上。

(3)定位或斜率调节器被误动。

(4)测量过酸(pH<2)或过碱(ph>12)的溶液后。

(5)换过电极后

(6)当所测溶液的pH不在两点定标时所选溶液的中间,且距pH7又较远时。

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