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工业PH计
日期：2024-05-17 16:09
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摘要：
工业PH计
PH是拉丁文“Pondushydrogenii”一词的缩写（Pondus=压强、压力hydrogenium=氢），用来量度物质中氢离子的活性。
PH值——在中性溶液中，氢离子H+和氢氧根离子OHˉ的浓度都是10－7mol/l。如：假如有过量的氢离子H+，则溶液呈酸性。酸是能使水溶液中的氢离子H+游离的物质。同样，如果氢离子H+并使OHˉ离子游离，那末溶液就是碱性的。所以，给出CH+值就足以表示溶液的特性，呈酸性碱性，为了免于用此克分子浓度负冥指数进行运算，生物学家泽伦森（Soernsen）在1909年建议将此不便使用的数值用对数代替，并定义为“pH值”。数学上定义pH值为氢离子浓度的常用对数负值。即
——用氢离子浓度表示的PH值；
——氢离子的浓度；
——氢离子摩尔浓度（量浓度），mol/L。
因此，PH值是离子浓度以10为底的对数的负数：
而氢离子活性直接关系到水溶液的酸性、中性和碱性。所以工业上常用PH计来测量水或水溶液的酸碱度。下图为PH值与的关系：
PH值与的对应关系图
测量PH值的方法很多，主要有化学分析法、试纸法、电位法。现主要介绍电位法。
电位分析法所用的电极被称为原电池。原电池是一个系统，它的作用是使化学反应能量转成为电能。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，如H+；另一个半电池为参比半电池，通常称作参比电极，它一般是测量溶液相通，并且与测量仪表相连。
PH值一电位一离子浓度之间的关系
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 OH离子
14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 H 离子
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℃
从以上我们对PH测量的原理进行了分析而得知我们只要用一台毫伏计即可把PH值显示出来
11.1 工业PH计的工作原理
简单的讲就是，利用溶液中H离子的浓度（活度），产生的电极电位，引起电子元件传感器转化后的数字变化（或仪器表盘指针的转动，老式PH计是指针型的）来显示和反应当前溶液的H离子浓度。
工业PH计的构成及各部分功能
工业PH计是以电极电位法为原理的在线PH值测定仪，由检测器（也叫发送器）和转换器（也叫变送器）两部分构成。
检测器由指示电极（能指示被测离子活度变化的电极）、参比电极（电极电位恒定且不受待测离子影响的电极）组成。当被测溶液流经检测器时，电极和被测溶液就形成一个化学原电池，两电极间产生一个原电势，该电势的大小与被测溶液的PH值成对数关系，它将被测溶液的PH值转变为电信号。常用的指示电极有玻璃电极、锑电极等。常用的参比电极有甘汞电极、银—氯化银电极等。
转换器由电子部件组成，其作用是将电极检测到的电势信号放大，并转换为标准信号输出。
工业用的在线PH计，其检测器和转换器为两个独立部件，检测器装于现场，转换器装在就地仪表盘或控制室内。信号电势用特殊的高阻高频电缆传送。
目前，也有检测器和转换器一体化结构的工业在线PH计。
PH计检测器的简单构成示意图
11.2 工业PH计测量注意事项
在进行操作前，应首先检查电极的完好性。PH计上配套使用的电极大多数采用的是复合电极（指示电极和参比电极合二为一），老一代PH计尚在使用玻璃电极与甘汞电极。目前复合电极使用比较广泛，以下以复合电极为主。
目前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3～5 s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3 mol/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3 mol/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。
电极从测量管线拆下后应把橡皮复原，封住小孔。电极经蒸馏水清洗后，应浸泡在3 mol/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3 mol/L氯化钾溶液中浸泡数小时，以使电极达到*好的测量状态。
复合电极不可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，*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。
11.3 工业PH计电极校准、使用、维护注意事项
测量时应按说明书规定的时间周期对仪器进行校准。
校准时应注意：
①标准缓冲溶液温度尽量与被测溶液温度接近。
①定位标准缓冲溶液应尽量接近被测溶液的pH值。或两点标定时，应尽量使被测溶液的pH值在两个标准缓冲溶液的区间内。
③校准后，应将浸入标准缓冲溶液的电极用水特别冲洗，因为缓冲溶液的缓冲作用，带入被测溶液后，造成测量误差。
④记录被测溶液的pH值时应同时记录被测溶液的温度值，因为离开温度值，pH值几乎毫无意义。尽管大多数pH计都具有温度补偿功能，但仅仅是补偿电极的响应而已，也就是说只是半补偿，而没有同时对被测溶液进行温度补偿，即，全补偿。
复合电极使用、维护注意事项：
目前工业上使用的电极大都是复合电极，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。
①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。
②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。
③在线测量浓度较大的溶液时，不推荐使用接触时复合电极，若非用不可时，也要尽量缩短测量时间，用后仔细清洗，防止被测液粘附在电极上而污染电极。
④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。
⑤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。
⑥电极不能用于强酸、强碱或其他腐蚀性溶液。
⑦严禁在脱水性介质如无水乙醇、重铬酸钾等中使用。
