水分析PH測(cè)量技術(shù)問答

水分析PH測(cè)量技術(shù)問答

1、什么是水的PH值？它有什么意義？
2、什么是pH標(biāo)度？
3、pH測(cè)量一定要標(biāo)定校準(zhǔn)嗎？
4、什么是pH標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液？它有哪些特點(diǎn)？
5、如何配制pH緩沖溶液？
6、如何正確保存和使用pH緩沖溶液
7、pH緩沖溶液有何用途？
8、什么是pH指示電極？
9、什么是參比電極？
10、什么是pH復(fù)合電極？
11、pH電極為何要浸泡？如何正確浸泡pH復(fù)合電極？
12、如何正確使用pH復(fù)合電極？
13、pH電極如何清洗？
14、pH電極壽命有多長(zhǎng)？
15、什么是pH計(jì)的一點(diǎn)校準(zhǔn)？
16、什么是pH計(jì)的二點(diǎn)校準(zhǔn)？
17、溫度對(duì)pH測(cè)量精度有多大的影響？
18、如何判斷你的pH計(jì)是否正確？

（一）保養(yǎng)
1、 pH玻璃電極的貯存
2、 pH玻璃電極的清洗
3、 玻璃電極老化的處理
4、 參比電極的貯存
5、 參比電極的再生
（二） 檢查
1、 玻璃電極的一般檢查方法
（1）檢查零電位
（2）檢查斜率
2、 參比電極的檢查方法
（1） 內(nèi)阻檢查方法
（2） 電極電位檢查
（3） 外觀檢查

1、什么是水的PH值？它有什么意義？

PH值是水溶液zui重要的理化參數(shù)之一。凡涉及水溶液的自然現(xiàn)象，化學(xué)變化以及生產(chǎn)過程都與pH值有關(guān)，因此，在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)學(xué)、環(huán)保和科研領(lǐng)域都需要測(cè)量pH值。
水的pH值是表示水中氫離子活度的負(fù)對(duì)數(shù)值，表示為：
pH=-lg aH+
pH值有時(shí)也稱氫離子指數(shù)，由于氫離子活度的數(shù)值往往很小，在應(yīng)用上很不方便，所以就用pH值這一概念來作為水溶液酸性、堿性的判斷指標(biāo)。而且，氫離子活度的負(fù)對(duì)數(shù)值能夠表示出酸性、堿性的變化幅度的數(shù)量級(jí)的大小，這樣應(yīng)用起來就十分方便，并由此得到：
(1)中性水溶液，pH=-1g aH+=-1g 10-7=7
(2)酸性水溶液，pH<7，pH值越小，表示酸性越強(qiáng)；
(3)堿性水溶液，pH>7，pH值越大，表示堿性越強(qiáng)。

2、什么是pH標(biāo)度？

pH測(cè)量是一種相對(duì)測(cè)量，它僅僅指示標(biāo)準(zhǔn)溶液與未知溶液之間的pH差別，實(shí)際測(cè)量時(shí)，需要用標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液定期進(jìn)行校準(zhǔn)。因此，為了達(dá)到量值的一致，必須建立pH標(biāo)度。pH表度范圍定為0～14pH，pH標(biāo)度的量值由基準(zhǔn)緩沖溶液的pHs值確定。因此，pH標(biāo)度的含義可表達(dá)為：根據(jù)pH定義，在0～14pH范圍內(nèi)選擇若干個(gè)pH緩沖溶液作為pH標(biāo)度的固定點(diǎn)，并且采用當(dāng)代技術(shù)能達(dá)到的zui準(zhǔn)確的方法測(cè)定它們的pHs值。上有二種pH標(biāo)度，即多種基準(zhǔn)pH標(biāo)度和單種基準(zhǔn)pH標(biāo)度，中國(guó)采用多種基準(zhǔn)pHs標(biāo)度。六種基準(zhǔn)緩沖溶液0～95℃的pHs值見表(1).
表(1) 六種基準(zhǔn)緩沖溶液的pHs值
溫度，℃         B1         B3         B4         B6         B9         B12
0         1.668         ----         4.006         6.981         9.458         13.416
5         1.669         ----         3.999         6.949         9.391         13.210
10         1.671         ----         3.996         6.921         9.330         13.011
15         1.673         ----         3.996         6.898         9.276         12.820
20         1.676         ----         3.998         6.879         9.226         12.637
25         1.680         3.559         4.003         6.864         9.182         12.460
30         1.684         3.551         4.010         6.852         9.142         12.292
35         1.688         3.547         4.019         6.844         9.105         12.130
40         1.694         3.547         4.029         6.838         9.072         11.975
45         1.700         3.550        4.042         6.834         9.042         11.828
50         1.706         3.555         4.055         6.833         9.015         11.697
55         1.713         3.563         4.070         6.834         8.990         11.553
60         1.721         3.573         4.087         6.837         8.968         11.426
70         1.739         3.596         4.122         6.847         8.926         -----
80         1.759         3.622         4.161         6.862         8.890         -----
90         1.782         3.648         4.203         6.881         8.856         -----
95         1.795         3.660         4.224         6.891         8.839         -----

3、pH測(cè)量一定要標(biāo)定校準(zhǔn)嗎？

pH測(cè)量通常有比色法(pH試紙或比色皿)和電極法二種。比色法當(dāng)然不要標(biāo)定，而電極法就一定要標(biāo)定，因?yàn)殡姌O法pH測(cè)量就是將未知溶液與已知pHs值的標(biāo)準(zhǔn)溶液在測(cè)量電池中作比較測(cè)定，這是電極法pH測(cè)量的“操作定義”所決定的。

4、什么是pH標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液？它有哪些特點(diǎn)？

pH緩沖溶液是一種能使pH值保持穩(wěn)定的溶液。如果向這種溶液中加入少量的酸或堿，或者在溶液中的化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生少量的酸或堿，以及將溶液適當(dāng)稀釋，這個(gè)溶液的pH值基本上穩(wěn)定不變，這種能對(duì)抗少量酸或堿或稀釋，而使pH值不易發(fā)生變化的溶液就稱為pH緩沖溶液。
pH標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液具有以下特點(diǎn)：
(1)標(biāo)準(zhǔn)溶液的pH值是已知的，并達(dá)到規(guī)定的準(zhǔn)確度
(2)標(biāo)準(zhǔn)溶液的pH值有良好的復(fù)現(xiàn)性和穩(wěn)定性，具有較大的緩沖容量，較小的稀釋值和較小的溫度系數(shù)。
(3)溶液的制備方法簡(jiǎn)單

5、如何配制pH緩沖溶液？

對(duì)于一般的pH測(cè)量，可使用成套的pH緩沖試劑(可配制250ml)，配制溶液時(shí)，應(yīng)使用去離子水，并預(yù)先煮沸15～30分鐘，以除去溶解的二氧化碳。剪開塑料袋將試劑倒入燒杯中，用適量去離子水使之溶解，并沖洗包裝袋，再倒入250ml容量瓶中，稀釋至刻度，充分搖勻即可。

6、如何正確保存和使用pH緩沖溶液

緩沖溶液配制后，應(yīng)裝在玻璃瓶或聚乙烯瓶中(堿性的pH緩沖液如pH9.18、pH10.01、pH12.46等，應(yīng)裝在聚乙烯瓶中)瓶蓋嚴(yán)密蓋緊，在冰箱中低溫(5～10℃)保存，一般可使用二個(gè)月左右，如發(fā)現(xiàn)有混濁、發(fā)霉或沉淀等現(xiàn)象，不能繼續(xù)使用。使用時(shí)，應(yīng)準(zhǔn)備幾個(gè)50ml的聚乙烯小瓶，將大瓶中的緩沖溶液倒入小瓶中，并在環(huán)境溫度下放置1～2小時(shí)，等溫度平衡后再使用。使用后不得再倒回大瓶中，以免污染，小瓶中的緩沖溶液在>10℃的環(huán)境條件下可以使用2～3天，一般pH7.00、pH6.86及pH4.00三種溶液使用時(shí)間可以長(zhǎng)一些，pH9.18和pH10.01溶液由于吸收空氣中的CO2，其pH值比較容易變化。

7、pH緩沖溶液有何用途？

⑴pH測(cè)量前標(biāo)定校準(zhǔn)pH計(jì)

⑵用以檢定pH計(jì)的準(zhǔn)確性，例如用pH6.86和pH4.00標(biāo)定pH計(jì)后，將pH電極插入pH9.18溶液中，檢查儀器顯示值和標(biāo)準(zhǔn)溶液的pHs值是否一致。

⑶在一般精度測(cè)量時(shí)檢查pH計(jì)是否需要重新標(biāo)定。pH計(jì)標(biāo)定并使用后也許會(huì)產(chǎn)生漂移或變化，因此在測(cè)試前將電極插入與被測(cè)溶液比較接近的標(biāo)準(zhǔn)緩沖液中，根據(jù)誤差大小確定是否需要重新標(biāo)定。

⑷檢測(cè)pH電極的性能

8、什么是pH指示電極？

對(duì)溶液中氫離子活度有響應(yīng)，電極電位隨之而變化的電極稱為pH指示電極或pH測(cè)量電極。pH指示電極有氫電極、銻電極和玻璃電極等幾種，但zui常用的是玻璃電極。玻璃電極是有玻璃支桿，以及由特殊成份組成的對(duì)氫離子敏感的玻璃膜組成。玻璃膜一般呈球泡狀，球泡內(nèi)充入內(nèi)參比溶液，插入內(nèi)參比電極(一般用銀/氯化銀電極)，用電極帽封接引出電線，裝上插口，就成為一支pH指示電極。市場(chǎng)銷售的zui常用的pH指示電極是231玻璃pH電極。單*支pH指示電極是無法進(jìn)行測(cè)量的，它必須和參比電極一起才能測(cè)量。

9、什么是參比電極？

對(duì)溶液中氫離子活度無響應(yīng)，具有已知和恒定的電極電位的電極稱為參比電極。參比電極有硫酸亞汞電極、甘汞電極和銀/氯化銀電極等幾種。zui常用的是甘汞電極和銀/氯化銀電極。參比電極在測(cè)量電池中的作用是提供并保持一個(gè)固定的參比電勢(shì)，因此對(duì)參比電極的要求是電勢(shì)穩(wěn)定、重現(xiàn)，溫度系數(shù)小，有電流通過時(shí)極化電勢(shì)小。市場(chǎng)銷售的常用的參比電極為232參比電極。

10、什么是pH復(fù)合電極？

將pH玻璃電極和參比電極組合在一起的電極就稱為pH復(fù)合電極。外殼為塑料的就稱為塑殼pH復(fù)合電極。外殼為玻璃的就稱為玻璃pH復(fù)合電極。復(fù)合電極的zui大優(yōu)點(diǎn)是合二為一，使用方便。pH復(fù)合電極的結(jié)構(gòu)主要由電極球泡、玻璃支持桿、內(nèi)參比電極、內(nèi)參比溶液、外殼、外參比電極、外參比溶液、液接界、電極帽、電極導(dǎo)線、插口等組成。

⑴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0.1～0.2mm左右，電阻值<250兆歐(25℃)。

⑵玻璃支持管：是支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。

⑶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。

⑷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，玻璃電極與參比電極構(gòu)成電池建立零電位的pH值，主要取決于內(nèi)參比溶液的pH值及氯離子濃度。

⑸電極塑殼：電極塑殼是支持玻璃電極和液接界，盛放外參比溶液的殼體，由聚碳酸酯塑壓成型。

⑹外參比電極：為銀/氯化銀電極，作用是提供與保持一個(gè)固定的參比電勢(shì)，要求電位穩(wěn)定，重現(xiàn)性好，溫度系數(shù)小。

⑺外參比溶液：為3.3mol/L的氯化鉀凝膠電解質(zhì)，不易流失，無需添加。

⑻砂芯液接界：液接界是構(gòu)通外參比溶液和被測(cè)溶液的連接部件，要求滲透量穩(wěn)定。

⑼電極導(dǎo)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。

11、pH電極為何要浸泡？如何正確浸泡pH復(fù)合電極？

pH電極使用前必須浸泡，因?yàn)?/span>pH球泡是一種特殊的玻璃膜，在玻璃膜表面有一很薄的水合凝膠層，它只有在充分濕潤(rùn)的條件下才能與溶液中的H+離子有良好的響應(yīng)。同時(shí)，玻璃電極經(jīng)過浸泡，可以使不對(duì)稱電勢(shì)大大下降并趨向穩(wěn)定。pH玻璃電極一般可以用蒸餾水或pH4緩沖溶液浸泡。通常使用pH4緩沖液更好一些，浸泡時(shí)間8小時(shí)至24小時(shí)或更長(zhǎng)，根據(jù)球泡玻璃膜厚度、電極老化程度而不同。同時(shí)，參比電極的液接界也需要浸泡。因?yàn)槿绻航咏绺珊詴?huì)使液接界電勢(shì)增大或不穩(wěn)定，參比電極的浸泡液必須和參比電極的外參比溶液一致，即3.3mol/L KCL溶液或飽和KCL溶液，浸泡時(shí)間一般幾小時(shí)即可。

因此，對(duì)pH復(fù)合電極而言，就必須浸泡在含KCL的pH4緩沖溶液中，這樣才能對(duì)玻璃球泡和液接界同時(shí)起作用。這里要特別提醒注意，因?yàn)檫^去人們使用單支的pH玻璃電極已習(xí)慣于用去離子水或pH4緩沖液浸泡，后來使用pH復(fù)合電極時(shí)依然采用這樣的浸泡方法，甚至在一些不正確的pH復(fù)合電極的使用說明書中也會(huì)進(jìn)行這種錯(cuò)誤的指導(dǎo)。這種錯(cuò)誤的浸泡方法引起的直接后果就是使一支性能良好的pH復(fù)合電極變成一支響應(yīng)慢、精度差的電極，而且浸泡時(shí)間越長(zhǎng)性能越差，因?yàn)榻?jīng)過長(zhǎng)時(shí)間的浸泡，液接界內(nèi)部(例如砂芯內(nèi)部)的KCL濃度已大大降低了，使液接界電勢(shì)增大和不穩(wěn)定。當(dāng)然，只要在正確的浸泡溶液中重新浸泡數(shù)小時(shí)，電極還是會(huì)復(fù)原的。

另外，pH電極也不能浸泡在中性或堿性的緩沖溶液中，長(zhǎng)期浸泡在此類溶液中會(huì)使pH玻璃膜響應(yīng)遲鈍。正確的pH電極浸泡液的配制：取pH4.00緩沖劑(250ml)一包，溶于250ml純水中，再加入56克分析純KCl，適當(dāng)加熱，攪拌至*溶解即成。上海三信儀表廠有瓶裝的電極浸泡液供應(yīng)，規(guī)格有500ml和50ml二種，這些浸泡液中含有防腐劑成分，不會(huì)發(fā)霉和變質(zhì)，保質(zhì)期一年。

為了使pH復(fù)合電極使用更加方便，一些進(jìn)口的pH復(fù)合電極和部分國(guó)產(chǎn)電極(如上海三信儀表廠的產(chǎn)品)，都在pH復(fù)合電極頭部裝有一個(gè)密封的塑料小瓶，內(nèi)裝電極浸泡液，電極頭長(zhǎng)期浸泡其中，使用時(shí)拔出洗凈就可以，非常方便。這種保存方法不僅方便，而且對(duì)延長(zhǎng)電極壽命也是非常有利的，只是塑料小瓶中的浸泡液不要受污染，要注意更換。