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pH计,又叫酸度计或酸度仪,是化学实验室的最常用科学仪器之一,主要用于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计在样品pH值测试和辅助配制化学试剂等方面不可或缺,在食品、环境、医药、高校、化工等各领域均有广泛应用

 

本文带您了解一些关于pH计和电极的基础知识和专业pH电极的选用小技巧,希望对您在仪器的使用和选择中有所帮助。

 

一、pH计的选择:

 

1)用户在选购pH计时,首先应考虑应用的场合。pH计根据应用场合可分为四大类:

 pH计汇总.png

 

各种pH计的特点和应用如下:

 

pH计类型

产品特点

应用场合

笔式pH计

精度低、使用方便

取代pH试纸,用于一些简单pH值检测。

便携式pH计

精度高、功能完善

现场和野外检测。(实验现场、流水线、污水处理及水产养殖等现场检测。)

实验室pH计

是一种台式高精度分析仪表,精度高、功能全(有些包括打印输出、数据处理等功能)

教学(常规实验及其他应用)、实验室(水质监测,化学实验,品质检验)等。

工业pH计

测量显示、报警和控制等功能,以及安装、清洗、抗干扰等问题的考虑。

对工业流程中水溶液的pH值进行连续测量,适用于化工、医药、环保、食品等水质监测。

 

2)根据仪器精度选择:

 

pH计根据仪器的精度可分为:0.2级、0.1级、0.02级、0.01级和0.001级。数字越小,精度越高。

 

3)根据测量样品,配置合适的pH电极。

 

pH电极作为pH计的核心组件,其性能好坏、恰当的选择都直接影响pH值的测量结果,如测试误差增大,读数不稳等,导致pH计无法正常使用。许多用户经常遇到在标准溶液中pH计能够正常工作,而在实际样品中无法取得准确稳定的结果的问题,多数是由pH电极的选择不合适导致。

 

一、pH电极的选择:

pH.jpg

玻璃球泡和液络部是pH电极两大关键核心部件pH电极斜率、响应时间和测量误差等性能通常由此两项部件的结构、材料及加工工艺决定。 

 

pH电极结构.png

 

(一)玻璃球泡(即pH敏感膜)

 

玻璃球泡(即pH敏感膜)的选择主要依据被测量对象的性质。

 

从形状上看:pH敏感玻璃膜可以制作成球形、圆柱形、平面形和尖锥形等各种不同的外形,主要是为了和被测介质的形态吻合。如球形和圆柱形,主要用于液体介质;平面形主要用于含水的半固体介质,如皮肤、肉类、皮革、纸张等;尖锥形主要用于刺入介质内部测量,如土壤、水果等。

 

从材料上:针对不同的样品,一般的选择规律如下:

 

1)一般样品:选用常规低阻敏感膜。

 

     此类敏感膜内阻低,一般在100 MΩ左右,响应时间较快,同时又有一定的膜厚度和强度,日常使用不易损坏。

 

2)超纯水、有机溶剂等特殊样品:选用超低内阻的敏感膜。

 

     此类样品电阻很低,超低内阻的敏感膜可以使响应更为迅速。

 

3)含氢氟酸等物质的特殊样品:选用抗氢氟酸玻璃敏感膜或PVC敏感膜。

 

     此类样品对玻璃有腐蚀作用,使用常规pH电极测量时读数持续漂移,无法得到稳定的测量电位,并且会造成敏感膜破损。而需要了解的是,即使选择抗氢氟酸玻璃,其对氢氟酸的耐腐蚀性也是有限的,抗氢氟酸玻璃只适合用于氢氟酸含量在0.01%以下的样品,而对于氢氟酸浓度在0.01%以上的样品,需要使用基于PVC膜的pH电极,该类电极在浓度超过2 mol/L的氢氟酸溶液中,依然可以正常使用。

 

(一)液络部

 

液络部的材料会影响到pH电极的读数稳定性。

 

液络部是pH电极的一个极其重要但又极易被忽略的关键部件,指的是电极内溶液与溶液之间的结合界面,在电极中承担着构成电流回路,消除参比填充液和样品溶液之间液接电势的作用。流速的大小、稳定性和易清洁性(或不易堵塞)是液络部的三个属性,其中流速的大小、稳定性决定了电极的基本性能,如果选择不合理,测量过程中往往表现为读数跳动、读数不稳定,长时间缓慢漂移等现象;易清洁性对pH计长时间工作状态下的测量结果的可靠性有一定的影响,用户体验也会较差。

 

一些常见的液络部材料

 

液络部材质

特点

陶瓷砂芯

一般被安装在玻璃电极杆上。流速一般比较稳定,相对较慢。适用于一般溶液中使用;低电导率溶液,在强腐蚀性的溶液中可能会被腐蚀,如浓硫酸。

多孔聚四氟乙烯

比陶瓷砂芯具有更高的流速。适用于中低电导率溶液pH值的测量有帮助。

不可移动玻璃磨口

生产工艺较复杂,流速控制较难,成本也很高。优点:可以设计较大的流速,使得在低电导率溶液,如超纯水等样品的pH测量变得容易;抗腐蚀性强,电极通体是玻璃材质,一般的有机溶剂,强氧化剂都不会损坏电极;不容易被堵塞,长期使用稳定性较好。

可移动玻璃磨口

将两部分分开,便于清洁。对具有一定污染性的水溶液样品或有机样品进行测量时会比较方便(非水pH滴定电极往往采用可移动玻璃磨口结构)。

可移动/不可移动塑料磨口

使用了聚四氟乙烯等塑料材质,部分或全部代替了玻璃磨口结构。成本较低。相比玻璃结构,塑料磨口的流速容易发生变化,流速稳定性较差。

 

总结:pH 电极选用指南!(上海雷磁专用型pH电极)

 

测量的样品

选择的电极

特点

超纯水

不可移动玻璃磨口的超纯水pH电极

精准控制流速,简单快捷

培养基样品/小液滴生物样品

不可移动玻璃磨口的平面pH电极

简单方便

5%浓度的氢氟酸溶液

PVC敏感膜的氢氟酸溶液专用pH电极

简单快捷

 

土壤

高性能陶瓷砂芯刺入式锥形pH电极

食品级不锈钢材质,简单方便

非水参比填充液

可移动玻璃磨口的非水滴定电极

电位更稳定,清洗更方便

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