環(huán)境監(jiān)測實驗：pH計的使用及維護方法

1、 pH計計的使用的使用 主要內(nèi)容 v原理 v使用過程 v電極的維護 v常見故障及排除方法 v溫度補償 v重難點回顧 一、pH電極的原理 v pHlgH+ v最常用的pH指示電極是玻璃電極。它是一支端部吹 成泡狀的對于pH敏感的玻璃膜的玻璃。管內(nèi)充填有 含飽和AgCl的3mol/l KCl緩沖溶液，pH值為7。存 在于玻璃膜二面的反映pH值的電位差用Ag/AgCl傳 導系統(tǒng)導出。 v E=E0+ RT1n a H =E0 -0.059pH (25 時） v(1)電極球泡：它是由具有氫功能的鋰玻璃熔融吹制而成，呈 球形，膜厚在O.10.2mm左右，電阻值250兆歐(25)。 v(2)玻璃支持管是支

2、持電極球泡的玻璃管體，由電絕緣性優(yōu)良 的鉛玻璃制成，其膨脹系數(shù)應(yīng)與電極球泡玻璃一致。 v(3)內(nèi)參比電極：為銀/氯化銀電極，主要作用是引出電極電 位，要求其電位穩(wěn)定，溫度系數(shù)小。 v(4)內(nèi)參比溶液：零電位為7pH的內(nèi)參比溶液，是中性磷酸鹽 和氯化鉀的混合溶液 。 v(5)電極殼： 通常由聚碳酸酯(PC)塑壓成型或者玻璃制成。 PC塑料在有些溶劑中會溶解，如四氯化碳、三氯乙稀、四 氫呋喃等，如果測試中含有以上溶劑，就會損壞電極外殼， 此時應(yīng)改用玻璃外殼的pH復合電極。 v(6)外參比電極：為銀/氯化銀電極，作用是提供與保持一個 固定的參比電勢，要求電位穩(wěn)定，重現(xiàn)性好，溫度系數(shù)小。 v(7)外參

3、比溶液：氯化鉀溶液或KCl凝膠電解質(zhì)。 v(8)電極導線：為低噪音金屬屏蔽線，內(nèi)芯與內(nèi)參比電極連接， 屏蔽層與外參比電極連接 (1) 將將pH計的電計的電源打源打開開， 預(yù)熱預(yù)熱30min以上以上。 7 2 07 2 0 7 2 0 7 2 0 7 2 0 7 2 0 二二、使用過程使用過程-1.預(yù)熱預(yù)熱 (2)將將電極電極下面下面的管套的管套取下，取下，妥妥善放好不要善放好不要讓里讓里面的溶液面的溶液 倒出（倒出（KCl或略酸性或略酸性的緩沖的緩沖溶液）。溶液）。于電極于電極下下置置一一燒燒杯，杯， 以洗瓶洗以洗瓶洗凈電極凈電極，另以面，另以面紙沾干紙沾干，將將電極電極置于置于另一盛另一盛裝

4、裝 蒸餾水的燒杯蒸餾水的燒杯中中貼貼放。放。 以以濾紙濾紙或面或面紙紙吸吸干干 沾沾濕濕勿用力擦拭玻勿用力擦拭玻 璃薄膜璃薄膜 以以純純水清洗水清洗 2.清洗清洗與與沾沾 干干 3.液液位要求位要求 (3)待測溶液的最低液位待測溶液的最低液位應(yīng)該高于應(yīng)該高于甘汞甘汞電極處電極處處處(紅紅色箭色箭頭頭)。 塑膠保護塑膠保護 罩罩 玻璃電極玻璃電極 甘汞電極甘汞電極 補補充溶液孔充溶液孔 復合電極構(gòu)造 待待 測測 溶溶 液液 待待 測測 溶溶 液液 最最 低低 液液 面面 最最 低低 液液 面面 注意：塑料保護柵里的玻璃 球泡部分不能與硬物接觸， 任何破損和擦毛都有可能影 響電極的測量精度或造成電

5、 極的損壞。 4.歸零與調(diào)整靈敏歸零與調(diào)整靈敏度度 取用取用pH7.0的的溶溶 液測其零點液測其零點。 至少選至少選2點校準。點校準。 歸零后歸零后再以再以pH=10.01或或pH=4.01 的緩沖液測其靈敏度的緩沖液測其靈敏度(或或稱為稱為斜率斜率) 拭凈后拭凈后即可使用。即可使用。電極電極校正校正后后可可 以以暫時暫時浸浸漬于純漬于純水中待水中待用用。 7 2 0 各各種廠種廠牌皆有所不同牌皆有所不同，但，但原原則則一一致致 按cal/meas鍵測量標準溶液 的pH，然后按enter鍵儲存 觀察斜率 電極斜率范圍0.90-1.05為合格， 一般不用電位校準 5實驗實驗結(jié)束結(jié)束 實驗結(jié)束實驗

6、結(jié)束，將電極洗將電極洗 凈沾干凈沾干，置置于于橡橡膠膠套套 中，橡中，橡膠膠套中套中應(yīng)該應(yīng)該有有 足足夠的夠的KCl等溶液。等溶液。 蓋上加液孔。蓋上加液孔。 6實驗實驗中注意中注意事項事項 1.電磁攪拌子應(yīng)該電磁攪拌子應(yīng)該先行放先行放 入入，攪動穩(wěn)定后再插入攪動穩(wěn)定后再插入 電極電極。以免以免電極電極被砸破被砸破。 （電極（電極很很貴貴的的）。 2. 2.實驗完畢后先提起電極實驗完畢后先提起電極 再關(guān)再關(guān)電電磁磁攪攪拌器拌器。 3. 3.電磁攪電磁攪拌拌器啟用時應(yīng)先器啟用時應(yīng)先 確確認開關(guān)已關(guān)再慢慢認開關(guān)已關(guān)再慢慢加加 速速。 三、電極的維護 1.pH電極使用前必須浸泡：對于pH復合電極，若

7、是 短時間浸泡（如24小時），則可用除鹽水或蒸餾 水或3.0N KCL溶液，若是長時間浸泡則必須采用 3.0N KCL溶液。 2. 電極應(yīng)避免長期浸泡于蒸餾水或蛋白質(zhì)、酸性氟電極應(yīng)避免長期浸泡于蒸餾水或蛋白質(zhì)、酸性氟 化物溶液中，并避免與有機硅油脂接觸?；锶芤褐校⒈苊馀c有機硅油脂接觸。 3.要對要對pH電極定期進行矯正。斜率范圍（95%- 105%） 4.定期補充電解液定期補充電解液3M KCl. 5. 若經(jīng)長期使用后發(fā)現(xiàn)電極斜率略有降低，可把電 極球泡浸泡在4HF中35sec，用蒸餾水洗凈，然 后在0.1mol/L鹽酸溶液中浸泡數(shù)小時，用去離子水 沖洗干凈。 6.被測溶液中如含有易污染敏

8、感球泡或者堵塞液接 界的物質(zhì)，會使電極鈍化，現(xiàn)象是電極斜率降低、響 應(yīng)時間延長、讀數(shù)不穩(wěn)定。應(yīng)根據(jù)污染物的性質(zhì)， 以適當溶液清洗。 污染物清洗劑 無機金屬氧化物低于1mol/L稀酸 有機油脂類物稀洗滌劑（弱堿性） 樹脂高分子物質(zhì)酒精、乙醚 蛋白質(zhì)血球沉淀物5胃蛋白酶 +0.1mol/L HCl 溶液 顏料類物質(zhì)稀漂白液、H2O2 避免選擇可能溶解聚 碳酸樹脂的清洗液： CCl4、C2HCl3、THF、 丙酮 四、常見故障及排除方法 電源已接，開機無顯示 電源開關(guān)或變壓器壞。修理或更換。 保險絲壞。更換。 儀器內(nèi)部有故障。檢修。 開機后顯示亂跳 儀器輸入端開路。插上短路插頭或接 上電極。 選擇開

9、關(guān)接觸不良。修理或更換 “定位”調(diào)節(jié)不到 6.86pH 標準溶液失效。重新配置。 電極失效。更換。 “定位”電位器壞。更換。 復合電極內(nèi)溶液干固。補充。 “斜率”電位器可能壞。更換 “斜率”調(diào)節(jié)不到 pH9.18或pH4.01 標準溶液失效。重新配置。 “斜率”電位器壞。更換。 電極斜率下。更換電極。 pH測量時，數(shù)字不 穩(wěn)定，變化緩慢 復合電極內(nèi)氯化鉀溶液消耗完。 補充溶液。 電極阻抗增大，使用壽命已到。 更換。 接地線接觸不良。 “自動”補償時， 數(shù)字溢出或示值不 變 溫度補償電極未接好或已壞。更 換。 儀器后面板上溫度補償選擇開關(guān) 壞。更換。 溫度補償電極插座內(nèi)部接線斷。 維修。 儀器內(nèi)

10、部元器件壞。維修。 五、溫度補償 v 普通的溫度補償（CyberScan510 ATC接口）是將電極在 標定溫度下得到的斜率按能斯特公式換算到當前溫度下的斜 率，從而得到當前溫度下正確的pH值。(而25折算，是將 當前溫度下的pH值，換算到假定其它條件不變，只是溫度變 化到25時的pH值 ) v嚴格意義上溫度補償包括電極斜率和電極零點（包括測量電 極和參比電極）的溫度補償。而pH 計上設(shè)置的溫度補償， 只是補償電極的斜率項（2.303RT/F）.因此，溫度補償對pH 計測量并不是很充分的，也不能完全消除由溫度引起的誤差。 只是由于溶液的溫度項和電極零點溫度項，一是無法確定， 二是引起的誤差很小

11、，故略去不計！ 標準緩沖液隨溫度變化情況表 溫度（） pH4.01pH7.00pH10.01 204.007.0210.05 254.017.0010.01 304.016.999.95 354.026.989.92 可見：隨溫度升高，pH逐漸增大；但pH越大，增加的幅度越大，但總體變化都 不大。所以對于測量精度要求不太高的pH，可以不用溫度補償。 設(shè)定功能 P1.0記憶清空清除所有已被存儲的數(shù)值，避免新舊數(shù)據(jù)混淆。 （默認值NO） P2.0瀏覽電極特性可以據(jù)分析用途核查電極參數(shù)。 P3.0緩沖溶液的選擇(默認SA) USA緩沖：4.01 7.00 10.01 NIST緩沖：4.01 6.86

12、 9.18 P4.0儀器清零：清除所有儲存的數(shù)據(jù)和校準數(shù)據(jù)，但溫度校準 值會被繼續(xù)保存。（默認值NO） 六、重難點回顧 如何檢測 pH 電極好壞？ 一般檢測電極，主要以電極的斜率來判斷電極的好 壞，同時也可輔以電極的零電位mV值判斷。對于工 業(yè)場合電極，出廠標準為斜率95%105%。零 電位：15mV，零電位是一個范圍，在此范圍內(nèi) 均是很好的電極，而不是有的儀表廠家給8.2mV， 限制電極零電位在8.2mV附近。使用一段時間以后， 零電位會發(fā)生變化，60mV以內(nèi)均是允許的。但 斜率應(yīng)不低于70%，若要求精確一些，則不應(yīng)低于 80%。 為什么pH電極使用前必須浸泡？ pH電極使用前必須浸泡，因為

13、pH球泡是一種特殊的玻璃膜，在玻 璃膜表面有一層很薄的水合凝膠層，它只有在充分浸泡后才能在膜表 面形成穩(wěn)定的H+層，才能與溶液中的H+具有穩(wěn)定的良好響應(yīng)。若浸 泡不充分，則測量時響應(yīng)值會不穩(wěn)定、漂移。浸泡時間一般為24小時 以上即可。 對pH單玻璃電極，可用蒸餾水或3.0mol/LKCL溶液浸泡， 單參比電極則只能浸泡在3.0N KCL溶液中。對于pH復合電極，若是 短時間浸泡（如24小時），則可用鹽水或蒸餾水或3.0mol/L KCL溶液， 若是長時間浸泡則必須采用3.0mol/LKCL溶液。 pH復合電極使用去離子水長期浸泡， 引起的直接后果就是：使一 支性能良好的pH復合電極變成一支響應(yīng)

14、慢、精度差的電極，而且浸泡 時間越長性能越差，因為經(jīng)過長時間的浸泡，會使電極參比系統(tǒng)的 KCL濃度大大降低，同時使液接界電勢增大和不穩(wěn)定。 v為什么pH 電極必須定期標定校準？ pH 電極使用一段時間后，電位將會發(fā)生很大改變，故必須定期校準。極 標定校準的次數(shù)取決于試樣、電極性能及對測量的精確度要求。高精度 測量（0.03 pH ），應(yīng)及時校準；一般精度測量（0.1pH），經(jīng)過 一次校準后可連續(xù)使用二周甚至更長時間。只要測量顯示pH 值是準確的 就完全沒必要頻繁對電極進行標定。 v 先測試與被測溶液較接近的標準溶液，根據(jù)誤差大小確定是否需要重新 校準，在下列情況下，必須重新校準： 1、長期使用的電極及新?lián)Q的電極。 2、測量濃酸（pH 2）以后，或測量濃堿（pH12）以后。 3、測量含有氟化物的溶液或較濃的有機溶