梅特勒.托利多 PH電極工作原理

什么是pH電極？

pH電極，也叫探頭或傳感器，是一種重要的工具，可以讓用戶確定溶液的堿度或酸度。末端的玻璃膜對(duì)H+離子敏感。此外，我們的許多pH電極還提供氧化還原測(cè)量功能。

pH電極是如何工作的？

玻璃膜的外側(cè)在遇到水溶液時(shí)形成一個(gè)凝膠層。在玻璃膜的內(nèi)側(cè)也會(huì)形成一個(gè)類似的凝膠層，因?yàn)殡姌O內(nèi)充滿了電解質(zhì)水溶液。凝膠層內(nèi)和周圍的H+離子可以根據(jù)pH值擴(kuò)散到該層或從該層擴(kuò)散出去。因此，溶液的H+離子濃度被測(cè)量。如果溶液是堿性的，H+離子就會(huì)擴(kuò)散出該層，并且在膜的外側(cè)建立一個(gè)負(fù)電荷。由于玻璃電極內(nèi)部有一個(gè)pH值恒定的緩沖器，在測(cè)量過(guò)程中，膜內(nèi)表面的電位保持不變。因此，pH電極的電位是膜的內(nèi)部和外部電荷之差。

為什么使用pH電極測(cè)量pH時(shí)需要參比電極？

參比電極的目的是提供一個(gè)確定的穩(wěn)定的參比電位，并以此來(lái)測(cè)量pH電極的電位。為了做到這一點(diǎn)，參比電極需要由玻璃制成，對(duì)溶液中的H+離子不敏感。它還必須對(duì)它所浸入的樣品環(huán)境開(kāi)放。為了做到這一點(diǎn)，在參比電極的軸上開(kāi)了一個(gè)口子或結(jié)點(diǎn)，內(nèi)部溶液或參比電解質(zhì)可以通過(guò)這個(gè)口子流到樣品中。參比電極和pH電極（半電池）必須在同一溶液中才能進(jìn)行正確的測(cè)量。

測(cè)量pH值時(shí)使用哪種參比電極？

目前有幾種參比系統(tǒng)。其中包括銀/氯化銀、碘/碘化物和汞/白炭黑系統(tǒng)，以及一些改編的系統(tǒng)。然而，銀/氯化銀系統(tǒng)在現(xiàn)代pH測(cè)量中幾乎總是被使用。這種參比系統(tǒng)的電位是由參比電解質(zhì)和銀/氯化銀參比元素決定的。重要的是，參比電解質(zhì)具有較高的離子濃度，從而帶來(lái)低電阻。

什么是復(fù)合式pH電極？

在復(fù)合式電極中，pH電極（玻璃電極）和參比電極以兩個(gè)同心管/腔的形式構(gòu)成。pH電極包裹著參比電極，它們通過(guò)一個(gè)陶瓷連接點(diǎn)相互連接。這兩個(gè)電極雖然結(jié)合在一起，但功能是分開(kāi)的。區(qū)別是便于處理一個(gè)電極，而不是兩個(gè)。

人們還可以將溫度電極與pH電極和參比電極放在同一個(gè)整體中。這樣就可以進(jìn)行溫度的測(cè)量。這樣的電極被稱為3合1電極。

儲(chǔ)存pH電極的正確方法是什么？

所有的用戶手冊(cè)都提供了有關(guān)短期和長(zhǎng)期pH電極儲(chǔ)存的必要信息。

始終如此，在短期和長(zhǎng)期儲(chǔ)存中都要放在參比電解液中。這樣可以在需要時(shí)立即使用pH電極，并確保反應(yīng)時(shí)間短。

有時(shí)，在兩次測(cè)量之間將電極放在pH4和7的緩沖液中，可以保持電極敏感膜的水分。

從不使用去離子水保存電極，因?yàn)檫@將耗盡富含離子的參比電解質(zhì)。另外，不要將電極干燥保存，因?yàn)檫@將損壞電極敏感膜，導(dǎo)致pH電極的反應(yīng)時(shí)間延長(zhǎng)。當(dāng)長(zhǎng)期干燥儲(chǔ)存pH電極時(shí)，許多pH電極在安裝前必須通過(guò)浸泡幾個(gè)小時(shí)來(lái)重新激活，以便獲得最佳的測(cè)量結(jié)果。如果這些措施還不夠，可以用特殊的電極再生液處理電極，然后再在參比電解質(zhì)中進(jìn)行調(diào)理，使其發(fā)揮作用。

一個(gè)pH電極的正常使用壽命是多少？

當(dāng)按照建議使用和儲(chǔ)存pH電極時(shí)，其預(yù)期壽命為1-3年。然而，有一些因素會(huì)降低pH電極的使用壽命。其中之一是用于測(cè)量高溫或強(qiáng)堿性的樣品。其他因素可能是由于不正確的儲(chǔ)存而造成的機(jī)械損壞。另外，如果儲(chǔ)存液耗光導(dǎo)致電極干燥保存或因高溫儲(chǔ)存、冷凍或其他原因而泄漏，探頭的壽命可能會(huì)大大減少。

如何檢測(cè)pH電極何時(shí)必須更換？

校準(zhǔn)的斜率和漂移是衡量pH電極質(zhì)量的良好指標(biāo)。當(dāng)這些數(shù)值超過(guò)一定限度時(shí)，可以認(rèn)為pH電極已經(jīng)到達(dá)使用壽命。斜率的下限和上限為85%和105%，偏移量為-35 mV和35 mV。此外，請(qǐng)注意，在pH校準(zhǔn)溶液中出現(xiàn)不穩(wěn)定的信號(hào)或很長(zhǎng)的響應(yīng)時(shí)間，說(shuō)明pH電極已經(jīng)嚴(yán)重老化。這些現(xiàn)象通常與不規(guī)則的斜率和偏移量有關(guān)。

我們的一些在線數(shù)字電極還提供預(yù)測(cè)性診斷功能，表明何時(shí)必須更換電極。

如何選擇正確的pH電極

為了實(shí)現(xiàn)最佳的pH測(cè)量，合適的pH電極至關(guān)重要；需要重點(diǎn)考慮的樣品標(biāo)準(zhǔn)是：

化學(xué)成分

同質(zhì)性

溫度

pH范圍

工藝應(yīng)用：工藝壓力

對(duì)于某些樣品，選擇合適的pH電極尤為重要。如果液體是非水溶液、低電導(dǎo)率、富含蛋白質(zhì)或粘性，通用型的pH電極就容易出現(xiàn)測(cè)量誤差。

pH電極的響應(yīng)時(shí)間和準(zhǔn)確性取決于諸多因素，在的pH值和溫度下，或在低電導(dǎo)率的樣品中，測(cè)量時(shí)間可能比在室溫下中性的pH值和高電導(dǎo)率的水溶液要長(zhǎng)。