PH计

PH计

用来精密测量液体介质的酸碱度值的仪器设备
pH计,是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计被广泛应用于环保、污水处理、科研、制药、发酵、化工、养殖、自来水等领域。[1]该仪器也是食品厂、饮用水厂办QS、HACCP认证中的必备检验设备。
    中文名:pH计 外文名: 用途:实验室用pH计,工业在线pH计 英文名:pH meter 测量范围:0-14PH 广泛应用:环保、污水处理、科研、制药

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酸度计:

按测量精度

可分0.2级、0.1级、0.01级或更高精度。

按仪器体积

分为笔式(迷你型)、便携式、台式还有在线连续监控测量的在线式。

根据使用的要求

笔式(迷你型)与便携式pH酸碱度计一般是检测人员带到现场检测使用。

选择pH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。

◆按便携性分的,分为:便携式pH计,台式pH计和笔式pH计。

◆按用途分为:实验室用pH计,工业在线pH计等。

◆按先进程度分为经济型pH计,智能型pH计,精密型pH计或分为指针式pH计,数显式pH计。

◆笔式pH计,一般制成单一量程,测量范围狭,为专用简便仪器。

便携式和台式pH计测量范围较广,常用仪器,不同点是便携式采用直流供电,可携带到现场。实验室pH计测量范围广、功能多、测量精度高。

工业用pH计的特点是要求稳定性好、工作可靠,有一定的测量精度、环境适应能力强、抗干扰能力强,具有模拟里量输出、数字通讯、上下限报警和控制功能等。

级别精准度

酸度计的级别和仪器的准确度是不同的两个概念,仪器级别与其准确度并不完全一致。酸度计的级别是按其指示器(简称电计)的分度值(分辨率或最小显示值)表示的,例如:分度为0.1pH的仪器称为0.1级仪器;最小显示值为0.001pH的仪器称为0.001级仪器,等等。

而仪器的准确度是电计与电极配套测试标准溶液的综合误差,它不仅与电计有关,而且与玻璃电极和参比电极更有关。从实际使用要求出发,电计的分度值为0.1~0.001pH,如果有必要的话,依当前的科技水平,完全可以制作出更精密的电计。但是,由于结构和制造等方面的原因,常用电极的性能还不能达到完全理想的程度。

玻璃电极的重复性误差和参比电极的溶液接界电势稳定性都不优于0.01pH。因此,电计的分辨率再高,仪器测试准确度都难优于0.01pH。但是,选择高分辨率的仪器可以最大限度地克服或消除电计对测试误差的影响。

由于要使电计达到满意的精度已不成问题,所以都在仪器的智能化,人性化,可靠性,操作简便以及性价比等方面不断创新和提高。酸度计的级别与其测试准确度的关系在酸度计国家计量检定规程(JJG119-84)中规定如下:

PH酸度计仪器的级别0.2级0.1级0.02级0.01级0.001级

分度值或最小显示值(pH)0.20.10.020.010.001

电计示值误差(pH)±0.1±0.05±0.01±0.01±0.002

配套测试示值总误差(pH)±0.2±0.1±0.02±0.02±0.01

注:配套测试时的测试范围应控制在pH3~pH10内。从上表可以看出,对于0.01级以下的酸度计,示值总误差数值等于其级别,对于0.01级的酸度计,示值总误差为0.02pH,对于0.001级酸度计,其示值总误差也只能达到±0.01pH,而且此时需要使用一级pH标准物质才能得到保证。(注意:pH国家标准物质分一级和二级两种,一般酸度计常用的是二级pH标准物质。)

水分测定

随着科学研究的发展和生产技术的进步水分的定量分析已被列为各类物质理化分析的基本项目之一,作为各类物质的一项重要的质量指标。

根据不同形式试样中的不同水分含量提出了测定水分的不同要求。水分测定可以是工业生产的控制分析,也可是工农业产品的质量签定;可以从成吨计的产品中测定含水量等等。

测量要点

在进行操作前,应首先检查电极的完好性。甘汞电极。由于复合电极使用比较广泛,以下主要讨论复合电极。

实验室使用的复合电极主要有全封闭型和非封闭型两种,全封闭型比较少,主要是以国外企业生产为主。复合电极使用前首先检查玻璃球泡是否有裂痕、破碎,如果没有,用pH缓冲溶液进行两点标定时,定位与斜率按钮均可调节到对应的pH值时,一般认为可以使用,否则可按使用说明书进行电极活化处理。

活化方法是在4%氟化氢溶液中浸3~5s左右,取出用蒸馏水进行冲洗,然后在0.1mol/L的盐酸溶液中浸泡数小时后,用蒸馏水冲洗干净,再进行标定,即用pH值为6.86(25℃)的缓冲溶液进行定位,调节好后任意选择另一种pH缓冲溶液进行斜率调节,如无法调节到,则需更换电极。

非封闭型复合电极,里面要加外参比溶液即3mol/L氯化钾溶液,所以必须检查电极里的氯化钾溶液是否在1/3以上,如果不到,需添加3mol/L氯化钾溶液。如果氯化钾溶液超出小孔位置,则把多余的氯化钾溶液甩掉,使溶液位于小孔下面,并检查溶液中是否有气泡,如有气泡要轻弹电极,把气泡完全赶出。

在使用过程中应把电极上面的橡皮剥下,使小孔露在外面,否则在进行分析时,会产生负压,导致氯化钾溶液不能顺利通过玻璃球泡与被测溶液进行离子交换,会使测量数据不准确。测量完成后应把橡皮复原,封住小孔。

电极经蒸馏水清洗后,应浸泡在3mol/L氯化钾溶液中,以保持电极球泡的湿润,如果电极使用前发现保护液已流失,则应在3mol/L氯化钾溶液中浸泡数小时,以使电极达到最好的测量状态。在实际使用时,发现有的分析人员把复合电极当作玻璃电极来处理,放在蒸馏水中长时间浸泡,这是不正确的,这会使复合电极内的氯化钾溶液浓度大大降低,导致在测量时电极反应不灵敏,最终导致测量数据不准确,因此不应把复合电极长时间浸泡在蒸馏水中。

电极使用

1、玻璃电极插座应保持干燥、清洁,严禁接触酸雾、盐雾等有害气体,严禁沾上水溶液,保证仪器的高输入阻抗。

2、不进行测量时,应将输入短路,以免损坏仪器。

3、新电极或久置不用的电极在使用前,必须在蒸馏水中浸泡数小时。使电极不对称电位降低达到稳定,降低电极内阻。

4、测量时,电极球泡应全部浸入被测溶液中。

5、使用时,应使内参比电极浸在内参比溶液中,不要让内参比溶液倒向电极帽一端,使内参比悬空。

6、使用时,应拔去参比电极电解液加液口的橡皮塞,以使参比电解液(盐桥)借重力作用维持一定流速渗透并与被测溶液相通。否则,会造成读数漂移。

7、氯化钾溶液中应该没有气泡,以免使测量回路断开。

8、应该经常添加氯化钾盐桥溶液,保持液面高于银/氯化银丝。

避免反应

如何避免被测溶液与盐桥成分反应?

如果被测溶液含有可溶性银盐、一价汞盐或铊盐时,盐桥内不能利用氯化钾溶液,而应该用饱和硝酸钾或硝酸铵溶液方能获得满意的测量结果。对非水溶液则应用碘化钠的甲醇溶液和硫氰化钾的乙醇溶液为中间溶液。

总之,不能使盐桥溶液中的成分与被测溶液发生沉淀、氧化还原反应等现象,不然会干扰电动势测定。如双液接参比电极在测Cl浓度中的应用。

关于pH计的常见信号显示仪表ProtEXRT6820......模拟信号输入型/积算型显示仪表输入信号4~20mA,Loop-Power回路供电电压降幅2.8V,(带背光时5.8V)支持线性的、平方根的或可编程的数学运算Loop-Power回路供电或DC供电背光可选ProtEXRT6830.....脉冲信号输入型/积算型显示仪表电池供电,DC供电,或输出回路供电电池供电,DC供电,或输出回路供电背光可选ProtEX_LitePD663防爆型回路供电过程显示仪表输入信号4~20mA电压降幅1.7V,(带背光时4.9V)3-1/2+LCDS数字,0.6”高回路供电背光可选快捷的四键编程问题

pH计的用途

pH计广泛用于净水、自来水、生活用水及各种液体的酸碱度测试。pH值在7.0为中性,7.0以下为酸性,7.0以上为碱性。

保养维护

保养

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CCl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0.1NHCl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。

维护

实验室使用的电极都是复合电极,其优点是使用方便,不受氧化性或还原性物质的影响,且平衡速度较快。使用时,将电极加液口上所套的橡胶套和下端的橡皮套全取下,以保持电极内氯化钾溶液的液压差。下面就把电极的使用与维护简单作一介绍:

⒈复合电极不用时,可充分浸泡3M氯化钾溶液中。切忌用洗涤液或其他吸水性试剂浸洗。

⒉使用前,检查玻璃电极前端的球泡。正常情况下,电极应该透明而无裂纹;球泡内要充满溶液,不能有气泡存在。

⒊测量浓度较大的溶液时,尽量缩短测量时间,用后仔细清洗,防止被测液粘附在电极上而污染电极。

⒋清洗电极后,不要用滤纸擦拭玻璃膜,而应用滤纸吸干,避免损坏玻璃薄膜、防止交叉污染,影响测量精度。

⒌测量中注意电极的银—氯化银内参比电极应浸入到球泡内氯化物缓冲溶液中,避免电计显示部分出现数字乱跳现象。使用时,注意将电极轻轻甩几下。

⒍电极不能用于强酸、强碱或其他腐蚀性溶液。

⒎严禁在脱水性介质如无水乙醇、重铬酸钾等中使用。

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

安装维护

pH计的安装方式有流通式和浸入式两种。

污水处理厂一般选用的是浸入式安装,如该污水处理厂的pH计安装在沉砂池的出口溢流槽内,此处的pH值较具有代表性,且水流平稳,对pH计不会造成大的冲击。定期的维护有助于仪表的准确测量和延长仪表的使用寿命。应当注意传感器和变送器之间的专用电缆不能受潮,否则电极的高阻低压信号将无法传送至变送器。

若电极不测量时,应将黄色保护套管套上,它能使电极处于湿润状态,有利于延长电极的使用寿命。每隔一个月左右,应对电极进行清洗,先用柔和的水流喷洗附着物,再将电极浸泡于清洗液中一段时间,而后用清水洗净。

传感器支架也应清洗。每次清洗之后,要用缓冲剂溶液进行标定,国产的pH标定液中,pH=4的还可以,pH=7的不够准确,将会影响标定结果。所以最好使用生产厂家的标定液,生产厂家一般提供两瓶标准溶液,一瓶pH值等于7,用于标定仪表零点;一瓶pH值等于4,用于标定仪表的信号输出斜率。

标定程序

(1)在实验室配制合适的PH标准液PH4.01PH6.86或PH9.18任选两种,根据现场水样的波动范围选择标准液。如果现场水质经常偏酸性,则选PH4.01、PH6.86两种标样;如果现场水质经常偏碱性,则选PH6.86、PH9.18两种标样。

(2)将传感器从现场取出,用清水清洗探头的玻璃电极。

(3)将两种标准液分别倒入准备好的两个烧杯中。

(4)将电极浸入第一种标准液中,打开仪表菜单,校准第一点.不同品牌仪表,校验菜单的操作方法不同,根据随机说明书进行操作。

(5)第一点校准通过后,用清水冲洗电极,再将电极放入第二种标准液中,翻动仪表菜单,校准第二点。

(6)两点校准完成后,不同品牌的仪表会以不同的方式显示仪表是否通过校验或是否合格。

(7)如果通过,将电极放回被测液体中,使仪表投入运行。

(8)如果仪表校准失败,再重复上述过程校准一遍,如果还不能通过,则更换pH电极。pH电极寿命一般在两年左右。

应用信息

采用pH计能更好地控制化学反应,达到提高生产率和产品质量以及安全生产的目的。带有自动记录的pH测量系统还可对污染公害提供诉讼的证据。

某些间歇生产过程(例如某些化肥生产、食品加工过程)采用pH计后可变为连续生产方式。在现代工业中采用pH计比其他类型的连续分析仪表的总和还多。几乎凡需用水的生产部门都需要采用pH计。其应用范围从工业用水和废物处理到采矿中的浮选过程,包括纸浆和造纸、金属加工、化工、石油、合成橡胶生产、发电厂、制药、食品加工等广泛领域。

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