pH电极介绍
2015-04-03
基本理论使用者在测pH时，并不是直接在测氢离子（H+）的浓度，而是在测氢离子活动程度的负对数值。这就可以测出溶液内氢离子的有效浓度。
这样，pH 7就等于10-7M（摩尔）时的氢离子活动程度。由于在水溶液中水游离入氢离子（H+）和氢氧根离子（OH-）内，因此按以下平衡反应对pH进行描述。
大多数pH读数范围是0到14。氢离子活动程度比水大的溶液（pH<7）是酸性的；比水小的（pH>7）是碱性的。
使用电极测pH时是通过测电位实现的。就是说，测量是以电信号为依据的。pH电极在接触溶液时，其玻璃膜上会形成一随pH变化而变化的电势，且该电势需另一个恒定的电势来进行比较。参比电极就是用来提供这一恒定电势的，它不会因溶液中pH值的浓度而变化。
在酸性或碱性溶液内，膜外表面上的电势与氢离子活动程度的变化成线性比，计算公式如下：
此处
E = 总的电势差（以mV测量）
E0 = 标准电势
R = 气体常量
T = 绝对温度
n = 电子数量
F = 法拉第常量
[H+] = 氢离子活度
任何溶液的pH都受温度的影响，电极的输出电压和pH的变化成线性关系。溶液的温度决定这一线性反应的斜率。25°C时，一个pH单位对应于59.16mV，这是所有校正都要参考使用的标准电压和温度。一支pH电极由两部分组成；指示电极和参比电极。如今，在多数应用场合下这两部分都做入同一支复合电极壳体内。
电极标定
缓冲液是pH值已知的溶液，用来对电极和仪表进行标定。为保证最佳精确度：
• 电极标定应在新鲜的缓冲液内进行
• 使用的缓冲液的pH值范围应大于待测的样品溶液
• 缓冲溶液的温度应和样品溶液相同
由于电极是pH测试系统内最为敏感的元件，因此校正、使用前的准备和保养都非常重要。正确的校正步骤加上妥当的保养可以使电极提供多年可靠的读数。
玻璃pH电极是借助参比电极来测量H＋活度，必须定期校正以确保反复测量的精度。尽管一种pH缓冲液的校正（一点校正）一般就可以确保精确的pH测量，但为使结果最为可靠，经常使用二点或三点进行校正。要确保您的pH体系中包括有一定范围pH值的校正缓冲液。
用前准备，使用及储存
对pH电极进行准备工作时，测量前后都要用蒸馏水对电极进行漂洗。用不含麻的拭布将电极头上多余的水吸去，不要擦，否则会产生静电，干扰pH的精确测量。
储存pH电极时，要保持湿润。建议用购买的存储液或按pH 4缓冲液和4M KCl以1:1配制的溶液储存电极。千万不要将电极放在蒸馏水或去离子水内存储这会导致离子通过球泡被滤走而导致电极失效。储存后你会发现白色氯化钾晶体积聚在电极上，这一盐态的物质不会影响测量，只需用蒸馏水漂洗电极去除晶体后吸干再用即可。
使用可充式pH电极时，参比液应注到加液孔处，但不要超过。测量时加液孔必须打开，确保参比液能流过参比盐桥。
pH电极在运输过程中pH球泡是保持湿润的。首次使用电极前，要按以下3个步骤进行准备。
1. 取下电极底部的保护帽或护套，用去离子水或蒸馏水漂洗电极。（注：请将保护帽或护套保存好，以便以后储存电极时使用）。
2. 将电极放入有以下溶液中一种的烧杯内(将电极活化），浸泡20分钟。
• 4.0 M KCl
• pH4.0缓冲液
• pH7.0缓冲液
3. 电极活化20分钟后，用蒸馏水或去离子水漂洗电极即可进行校正测量了。
pH 敏感玻璃
敏感半电池是电极系统内带有pH敏感膜的测量部分。要进行正确的选择，这很重要，以下内容可作为您做决定或和业务代表联系询问详情时的参照。1
- 8 0 0 - 5 4 5 - 6 1 3 2二号料：pH范围：0－12 pH
阻抗范围：45－360 MΩ
温度范围：-10－135 °C
响应时间：15秒
LIS 响应时间：<30秒
稳定度：±1mV（24小时内）
三号料：pH范围：0－12 pH
阻抗范围：200－600 MΩ
温度范围：-10－135 °C
响应时间：30秒
LIS 响应时间：45秒
稳定度：±1mV（24小时内）
四号料：pH范围：0－13 pH
阻抗范围：25－360 MΩ
温度范围：-10－135 °C
响应时间：10秒
LIS 响应时间：<30秒
稳定度：±1mV（24小时内）
五号料：pH范围：0－13 pH
阻抗范围：20－315 MΩ
温度范围：-10－105 °C
响应时间：10秒
LIS 响应时间：<30秒
稳定度：±1mV（24小时内）
底端钠误差
八号料：pH范围：0－14 pH
阻抗范围：120－675 MΩ
温度范围：-10－135 °C
响应时间：10秒
LIS 响应时间：<30秒
稳定度：±1mV（24小时内）
注：
• 上述列出的敏感玻璃的阻抗都是25 °C时的阻抗范围，在此范围内不同的阻抗是因为球泡的形状和产品内使用的玻璃内芯的大小而不同。请询问业务代表确定您的电极的玻璃阻抗
• 温度范围是指玻璃内芯能承受的温度，而不是根据整支复合电极确定的
• 响应时间是指达到全程值的95％所需的时间
• LIS：低离子浓度溶液（<100μS）
• 响应时间是按pH内芯的响应能力计算的，并非按整支电极计算。
• 由于电极内的各类电解液和参比半电池的设计都不尽相同，因此整支复合电极的响应时间都不一样。
参比电极
参比半电池提供pH测量所需的参比电势。可有多种选择，以下内容可作为您做决定或和业务代表联系询问详情时的参照。
• 单盐桥：适用于一般用途的测量
• 双盐桥：适用于含硫化物、重金属或防止参比半电池受到tris缓冲液沾染的溶液的测量
• 银/氯化银（Ag/AgCl）：最常见的内部元器件，适用于几乎所有的应用场合（温度极限为135°C）
• 甘汞（Hg/Hg2Cl2）：推荐在测量含有可同银发生反应并阻塞参比盐桥的蛋白质、有机物或重金属的溶液时使用（温度极限为70°C）
• 可填充式：经济耐用型，需要时可将参比液注入参比腔
• 密封型：坚固且基本无需保养，但参比液液面低时必须进行更换
• Dynagen：一种自增压电解质，用于许多高压条件下的工业/流程测量
延长电极寿命
电极使用时间长后，响应可能会变慢或产生噪音。可采取以下措施改善其测量性能：
参比问题：
pH测量中最常见的问题是参比盐桥阻塞，其症状包括响应变慢、指示超出正常范围及产生噪音。电极参比的类型不同步骤也不同。
• 凝胶填充型（不可充型）：将电极浸入一盛有60°C温水的烧杯内15分钟，去除干固在盐桥上的凝胶或盐。然后将电极放入一盛有4M KCl温溶液的烧杯内。放一边，直至其回复到室温。凝胶应成湿润状并恢复盐桥流。
• 液体填充型（可充型）：将电极内的电解液抽干；用蒸馏水漂洗腔体；重新注入新鲜电解液，然后将电极浸泡在60°C温水内15分钟即可。
玻璃球泡问题：
时间久后玻璃膜上会有脏物，建议按下述方法进行清洗：
• 蛋白质：用蛋白质清洗溶液或在液体肥皂溶液内清洗（200mL温水内约放半茶匙皂液），用软布轻轻擦pH玻璃。记住，pH的玻璃极为脆，很容易破碎。
• 无机盐：在0.1M的盐酸或乙二胺四乙酸（切勿浸泡）内清洗；用蒸馏水漂洗。
• 油膜：在丙酮或甲醇（切勿浸泡）内清洗；用液体肥皂清洗，然后用蒸馏水漂洗。
清洗后将电极放入存储液浸泡15分钟再用。秦实提供不同容量使用方便的最佳的复合电极浸泡液，pH4的缓冲液亦可。
- 上一篇：超声波流量计的现场安装与测量原理介绍
- 下一篇：pH及ORP电极的清洗