pH基本知识

舞长安

1. 简述、原理
在工业生产中，许多反应都是在液相中进行的，其中间产物或最终产品的酸碱度往往是确定生产过程的重要标志。

在生产过程中，严格的监视、控制溶液的酸碱度，对提高产品质量，降低消耗定额，减少设备腐蚀等起着重要的作用。
对于酸、碱、盐的水溶液都可以统一用氢离子的浓度来表示其溶液的酸碱度。

对于弱电解质纯水来说，可电离成H⁺和OH^-，即：H₂O≒H⁺+OH^-
水的离子积在15℃~25℃时，变化很小，可作为一个常数。[H⁺]=[OH^-]= =10^-7克离子/升。
一般氢离子浓度的绝对值很小，常用pH值来表示氢离子浓度：pH=-lg[H^-]
工业上用电位法原理测量溶液的pH。
溶液流经发信部分时，电极与被测溶液形成一个化学原电池，两电极（参比电极、工作电极）间产生电势，电势的大小与被测溶液的pH值成对数函数关系
pH的组成：发信部分（参比电极、工作电极）和检测部分（检测电路、显示）
电极电位：
当金属棒插入水中后，金属表面的原子就会形成离子进入水中，由于金属失去离子显负电性，靠近金属表面的水由于得到离子而显正电性，两者间存在电位差。如图示：

铜棒插入水中，铜的表面失去铜离子而显示负电性，水得到铜的离而显示正电性，这样，水就和铜之间形成了电位差，我们把这个称之为电极电位。
M≒M⁺ⁿ+ne
不同的金属插入不同的溶液中所产生的电极电位差是不同的，可根据涅恩斯特方程获得：

据涅恩斯特方程，电极电位与电极材料和溶液性质有关。标准电极电位只取决于电极的材料，而氢离子浓度与电子的得失数目既取决于电极材料又取决于溶液性质。
除了金属能产生电极电位外，气体和非金属也能在水溶液中产生电极电位。eg：基准用的氢电极。
原电池：
电极电位的绝对值是无法测定的。通常说的电极电位均指的是两个电极间的相对电位差，也就是电动势的数值。这样的两个电极和水溶液就构成了化学“原电池”。
2. 电极的结构
在被测溶液和电极组成的原电池中，一个是标准电极，它的电极电位保持恒定不变，称之为参比电极；一个电极的电极电位随着被测溶液的氢离子浓度变化而变化，称之为工作电极/指示电极。常见如下：
参比电极：
甘汞电极、银-氯化银电极
工作电极：
玻璃电极、氢醌电极、锑电极。
3. 缓冲溶液
3.1  pH=4溶液  用一级试剂邻苯二甲酸氢钾（C₆H₄COOHCOOK）10.21g，溶解于1000ml的蒸馏水中。
3.2  pH=6.86溶液  用一级试剂磷酸二氢钾（KH₂PO₄）3.4g，一级试剂磷酸氢二钠（Na₂HPO₄）3.55g，溶解于1000ml的蒸馏水中。
3.3  pH=9.20溶液   用一级试剂硼砂（Na₂B₄O₇·10H₂O）3.81g，溶解于1000ml的蒸馏水中。
（注：溶液配制须在实验室进行，温度20℃，蒸馏水内阻大于1MΩ）
4. pH值与标准电势、温度与补偿电阻
4.1 pH值与标准电势

指示pH值	0	1	2	3	4	5	6	7
mV值	407.12	348.96	290.80	232.64	174.48	116.32	58.16	0
指示pH值	7	8	9	10	11	12	13	14
mV值	0	-58.16	-116.32	-174.48	-232.64	-290.80	-348.96	-407.12

4.2 温度与补偿电阻

被测溶液温度	10	20	30	40	50	60
电阻值Ω	47.82	49.64	51.45	53.26	55.06	56.86
mV/∆pH	56.18	58.16	60.15	62.13	64.11	66.11

思考：温度对pH测量的影响有哪些？

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5、故障排除流程

6、pH电极的日常维护保养、校准注意事项
6.1 pH电极的日常维护保养
一般性污染：用水、0.1mol/lNaOH或0.1mol/l HCl清洗电极数分钟。
油脂或有机物污染：用丙酮或乙醇清洗电极数秒钟
硫化物污染(隔膜发黑)：用9892清洗液处理。
添加电解液：部分电极使用时应注意及时添加电解液（如梅特勒465、InPro2000、DKK）
6.2 pH电极校准注意事项
校准时请注意采用新鲜的缓冲液（配制后一周内使用，防止缓冲液的失效）；
电极在缓冲液中放置1分钟再进行后续操作；
厂家产品的不同，应在变送器中选择正确的缓冲液系列，具体参见厂家仪表说明书；
冲洗电极后只能用柔软的纸巾吸干水分，切勿摩擦pH敏感膜；
电极校准周期根据不同的使用环境和精度要求而定，在保证精度的前提下确定适当的校准周期。

影响在线pH测量的因素

样品的pH值是不受流速影响的，但是pH的测量值会受影响。在大多数的应用中(非高纯水)，流速对pH的测量有很小的影响。在样品以0-2m/s的流速通过电极表面时，会对参比电极的隔膜有一个很小的影响，pH测量值会有±0.1的偏差。

压力也会有一定的影响，由于直接作用参比的隔膜，会把过程介质压迫到隔膜中。在pH值很低或很高时(<4或>10pH)，影响会更大，有±0.2 pH偏差，取决于实际的应用。持续的高压和高流速会造成电解液的压缩或扩张，会促进电解液的扩散或污染隔膜，从而缩短pH电极的使用寿命。

可将电极安装在普通流速和压力的旁路中从而实现最高的测量性能和最长的寿命。

纯水(电导<40μS/cm)中pH的测量受流速的影响比较大。不要把传感器直接安装到一个塑料的流通池或接头中，因为高纯水流经绝缘表面时会产生静电，从而使pH的读数对于流速非常的敏感。电极应该安装在一个低流速的旁路接地不锈钢流通池中-通常流速50-100mL/分钟。由于纯水中有可能产生参比隔膜电势，所以低流速也是非常必要的。推荐使用可填充电解质的液体电极以达到最佳的精度。

广东~小昊

希望能多发一些关于分析仪表的知识，谢谢大神

瓶子~山东

分析的很透彻

仗剑走天涯

精通啊，一看就是仪表厂家的

梁高才

大神分析的很透彻，让我对于PH计有了更深入的了解。万分感谢！！！

rafa

感谢楼主分享测量原理知识

fanguoqa

简直就是专家一个！讲得太详细了！好文章！