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pH计使用 基本知识14问

pH计,是一种常用的 仪器设备,主要用来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计被广泛应用于环 保、污水处理、科研、制药、发酵、化工、养殖、自来水等领域。该仪器也是食品厂、饮用水厂办QS、HACCP认证中的必备检验 设备。

  1 .什么是 pH标准缓冲溶液   ?它有哪些特点  ?

  pH缓冲溶液是一种能 使pH值保持稳定的溶液 。如果向这种溶液中加入少量的酸或碱,或者在溶液中的化学反应产生少量的酸或碱,以及将溶液适当稀释,这个溶液的pH值基本上稳定不变 ,这种能对抗少量酸碱或大或稀释,而使pH值不变化的溶液就 称为缓冲溶液。

  pH 标准缓冲液有以下 特点:

  (1)标准溶液的  pH值是已知的,并达 到规定的准确度;

  (2)标准溶液的  pH值有良好的复现性 和稳定性,具有较大的缓冲容量,较小的稀释值和较小的温度系数;

  (3)溶液的制备方法简 单;

  2. 如何配制pH标准缓冲溶液   ?

  对于一般 pH测量,可使用成套 的pH组冲试剂(可配制250mL),配制溶液时,应 使用去离子水,并预先煮沸15~30分钟,以除去溶解 的二氧化碳。剪开塑料袋将试剂倒入烧杯中,用适量去离子水使之溶解,并冲洗包装袋,再倒入250mL容量瓶中,稀释至 刻度,充分摇匀即可。

  3. 如何正确保存和使 用pH缓冲溶液?

  缓冲溶液配制 后,应装在玻璃瓶或聚乙烯瓶中(碱性pH缓冲液,如, pH=9.18、pH=10.01、pH=12.46等,应装在聚乙烯 瓶中)瓶盖严密盖紧,在 冰箱中低温(5~10℃)保存,一般可使用 六个月左右,如发现有混频器浊,发霉或沉淀现象,不能继续使用。使用时,应准备几个50mL的聚乙烯小瓶,将 大瓶中的组冲溶液倒入小瓶中,并在环境温度下放置1~2个小时,等温度平 衡后再使用。使用后不得再倒入大瓶中,以免污染,瓶中的缓冲溶液在>10℃的环境条件下可 以使用2~3天,一般pH=7.00、pH=6.86、pH=14.00三种溶液使用时间 可以长一些, pH=9.18和pH=10.01溶液由于吸收空气 中的二氧化碳,其pH值比较容易变化。

  4 .pH缓冲溶液有何用途 ?

  (1)pH测量前标定校准 pH计。

  (2)用以检定pH计的准确性,例如 ,用pH=6.86和pH=14.00,标定pH计后,将pH电极插入pH=9.18溶液中,检查仪器 显示值和标准溶液的  pH值是否一致。

  (3)在一般精度测量时 检pH计是否需要重新标 定。pH计标定并使用后也 许会产生漂移或变化,因此在测试前将电极插入与被测溶液比较接近的标准缓冲液中,根据误差大小确定是否需要重新标定。

  (4)检测pH电极的性能。

  5 .pH电极为何要浸泡 ?如何正确浸泡 pH复合电极?

  pH电极使用前必须浸 泡,因为,pH球泡是一种特殊的 玻璃膜,在玻璃膜表有一很薄的凝胶层,它只有在充分湿润的条件下才能与溶液中的氢离子有良好的影响。同时,玻璃电极经过浸泡,可以使不对称电势大大下降并趋向稳定。pH玻璃电极一般可以 用蒸馏水或pH=4的缓冲溶液浸泡。 通常用pH=4缓冲溶液浸泡更好 上些,浸泡时间至24小时或更长,根据 球泡玻璃膜厚度、电极老化程度而不同。同时,参比电极的液接界也需要浸泡。因为,如果液接界干涸会使液接界电势增大或不稳定,参比电极的浸泡液必须和参比电极的外参比溶液一致,即,3.3mol/L KCl溶液或饱和 KCl溶液,浸泡时间一 般几小时即可。

  因此,对 pH复合电极而言,就 必须浸泡在含KCl的pH=4缓冲液中,这样才 能对玻璃球泡和液接界同时起作用。这里要特别提醒注意,因为过去人们使用单支的PH玻璃电极已习惯于 用去离子水或pH=4组冲液浸泡,后来 使用pH复合电极时依然采 用这样的浸泡方法,甚至在一些不正确的pH复合电极的使用说 明书中也会进行这种错误的指导。这种错误的浸泡方法引起的直接后果就是使一支性能良好的pH复合电极就成一支 响应慢、精度差的电极,而且浸泡时间越长性能越差,因为经过长时间的浸泡,液接界内部(例如,砂芯内部 )的KCl浓度已大大降低了 ,使液接界电势增大和不稳定。当然,只要在正确的浸泡溶液中重新浸泡数小时,电极还是会复原的。

  另外, pH电极也不能浸泡在 中性或碱性缓冲溶液中,长期浸泡在此类溶液中会使PH玻璃膜响应迟钝。

  正确的 pH 电极浸泡液的配制 : 取pH=4.00缓冲剂(250mL)一包,溶于 250mL纯水中,再加入 56克分析纯KCl,适当加热,搅拌 至完全溶解即成。

  6 . 可充式和非可充式 pH复合电极有何区别 ?

  pH复合电极外壳有塑 料和玻璃的区分。可充式pH复合电极即在电极 外壳上有一加液孔,当电极的外参比溶液流失后,可将加液孔打开,重新补充KCl溶液。而非可充式 pH复合电极内装凝胶 状KCl,不易流失也无加 液孔。

  可充式 pH复合电极的特点是 参比溶液有较高的渗透速度率,液接界电位稳定重现,测量精度较高。而且当参比电极减少或受污染后可以补充或更换KCl溶液,但缺点是使 用较麻烦。可充式pH复合电极使用时应 将加液孔打开,以增加液体压力,加速电极响应,当电介液液面低于加液孔2厘米时,应及时补 充新的电介液。

  非可充 pH复合电极的特点是 维护简单使用方便,因此,也得到广泛的应用。但作为实验室pH电极极使用时,在 长期和边续的使用条件下,液接界处的KCl浓度会减少,影响 测试精度。因此非可充式pH复合电极不用时, 应浸在电极浸泡液中,这样下次测试时电极性能会很好,而部分实验室pH电极都不是长期和 边续的测试,因此,这种结构对精度的影响是比较小的。而工业的pH复合电极由于对测 试精度的要求比较低,所以使用方便就成为主要的选择。

  7 . 如何正确使用 pH复合电极?

  (1) 球泡前端不应有气 泡,如有气泡应用力甩去。

  (2) 电极从浸泡瓶中取 出后,应在去离子水中晃动并甩干,不要用纸巾擦拭球泡,否则由于静电感应电荷转移到玻膜上,会延长电势稳定的时间,更好的方法是使用被测溶液冲洗电极。

  (3) pH复合电极插入被测 溶液后,要搅拌晃动几下再静止放置,这样会加快电极的响应。尤其使用塑壳pH复合电极时,搅拌 晃动要厉害一些,因为,球泡和塑壳之间会有一个小小的空腔,电极浸入溶液后有时空腔中的气体来不及排除会产生气泡,使球泡或液接界与溶液接角不良,因此必须用力搅拌晃动以排除气泡。

  (4) 在粘稠性试样中测 试之后,电极必须用去离子水反复冲洗多次,以除去粘附在玻璃膜上的试样。有时还需先用其它试剂洗去试样,再用水洗去溶剂,浸入浸泡液中活化。

  (5) 避免接触强酸强碱 或腐蚀性溶液,如果测试此类溶液,应尽量减少浸入时间,用后仔细清洗干净。

  (6) 避免在无水乙醇、 浓硫酸等脱水性介质中使用,它们会损坏球泡表面的水合凝胶层。

  (7) 塑壳pH复合电极的外壳材 料是聚碳酸酯塑料(PC)PC塑料在有些溶剂中 会溶解,如四氯化碳、三氯乙烯、四氢呋喃等,如果测试中含有以上溶剂,就会电极外壳,此时应改用玻璃外壳的pH复合电极。

  8 .pH电极如何清洗 ?

  球泡和液接界 污染后先用以下溶剂清洗,再用去离子水洗去溶剂,将电极浸入浸泡液中活化。

  污染物 清洗剂

  无机金属氧化 物 低于1mol/L稀酸

  有机油脂类物 质 稀洗涤剂(弱酸性)

  树脂高分子物 质 稀酒精、丙酮、乙 醚

  蛋白质血球沉 淀物 酸性酶溶液 (食母生片)

  颜料类物质 稀漂白液、过氧化 氢

  9 .如何修复pH电极?

  pH 复合电 极的“损坏”,其 现象是敏感梯度降低 、响应慢、读数重 复性差,可能由以下三种因素引起,一般客户可以采用适当的方法予以修复:

  (1)电极球泡和液接界 受污染,可以用细的毛刷、棉花或牙签等,仔细去除污物。有些塑壳电极头部的保护罩可以旋下,清洗就方便了,如污染严重,可按第8条的方法用清洁剂 清洗。

  (2)外参比溶液受污染 ,有些电极的结构是可添加溶液的,此时,可用针筒将电极的外参比溶液抽净,配制新的3.3mol/L或饱和KCl溶液,再加进去, 注意第一、二次加进去时再要抽出来,以便将电极内腔清洗净。

  ( 3 )玻璃敏感膜老化: 将电极球泡用 0.1mol/L稀盐酸(9mL盐酸用纯水稀释至 100mL)浸泡24小时用纯水洗净, 再用电极浸泡溶液浸泡24小时。如果钝化比 较严重,也可以将电极下端浸泡在45的氢氟酸溶液中 3~5秒钟(溶液配制: 4mL氢氟酸用纯水稀释 至100mL),用纯水洗净,然 后,在电极浸泡溶液中浸泡24小时,使其恢复性 能。

  10 . 什么是pH计的一点校准 ?

  任何一种 pH 计都必须经过 pH 标准溶液的  校准后才可测量样品的 pH 值,对于测量精度 在 0.1 , pH 以下的样品,可以 采一点校准方法调整仪器,一般选用 pH=6.86 或 pH=7.00 标准缓冲溶液   。有些仪器本身只 0.2pH 或 0.1pH ,因此仪器只设有 一个定位调节旋扭,具体操作步聚如下:

  (1)测量标准缓冲液温 度,查表确定该温度下的pH值,将温度补尝旋 钮调节至该温度下;

  (2)用纯水冲洗电极并 甩干;

  (3)将电极浸入缓冲溶 液晃动后静止放置,待读数稳定后,调节定位旋钮使仪器显示该标准溶液的  pH值;

  (4)取出电极冲洗并甩 干;

  (5)测量样吕温度,并 将pH计温度补偿旋钮调 节至该温度值;

  (6)将电极浸入样品溶 液,晃动后静止放置,显示稳定后读数。

  11 . 什么是pH计的二点校准 ?

  对于精密级的 pH 计,除了设 有“定位”和“温 度补偿”调节外,还设电极“斜率”调节,它就需要用二种标准缓冲液进行校准。 一般先以 pH=6.86 或 pH=7.00 进 行“定位”校准, 然后根据测试溶液的酸碱情况, 选用 pH=4.00 (酸性)或 pH=9.18 或 pH=10.01( 碱性 ) 缓冲溶液进行 “ 斜率校正,具体操 作步聚为:

  (1)电极极洗净并甩干 ,浸入pH=6.86或pH=7.00标准溶液中,温度 补偿旋钮置于溶液温度处。待示值稳定后,调节定位旋钮使仪器示值为标准溶液的  pH值。

  (2)取出电极洗净并甩 干,浸入第二种标准溶液。待示值稳定后,调节仪器斜率旋钮,使仪器的示值为第二种标准溶液的  pH值。

  (3)电极极洗净并甩干 ,再浸入pH6.86或pH7.00标准溶液中,如果 误差超过0.02pH,则重复第 (1),(2)步聚。直至在二种 标准溶液中不需要调节旋钮都能显示正确的PH值。

  (4) 取出电极洗净并甩 干,将pH温度补偿旋钮调节至样品温度,将电极浸入样品溶 液,晃动后静止放置,显示稳定后读数。

  12 . 温度对pH精度测量有多大影 响?

  对pH电极,温度影响每 一个pH为0.003pH/℃,例如,一个 0.2级的pH计,在30℃pH缓冲液中进行校准 ,然后测试60℃的溶液(假定溶液的 pH范围在pH6~8之间与pH7.00相差一个pH单位),则温度影响的最 大误差就是30×0.003=0.09pH。如果是3个pH单位(在pH4~10范围内),最大误差就是 0.27pH,从中可以看出温 度对pH的影响是很大的。 当然,我们也可以从中得出结论,为了减少温度对 pH 测量的误差,我们 该注意以下三点:

  (1) 尽量选择接近被测 溶液pH值的缓冲溶液校准 pH计。

  (2)尽量使校准溶液的 温度与被测溶液的温度一致或接近。

  (3)应该选择有温度补 偿的pH计。

  精度高于 0.1pH的pH计都有温度补偿调 节,而0.2级的pH计就不带有温度补 偿。有些0.2级的pH计也号称有 0.1级的精度,其实这 是不可能的,有人是将分辨率0.1pH和精度0.1pH这二个概念进行了 混淆。即使以一个pH单位来说,相隔 60℃的pH误差就是0.003×60=0.18pH,因此,没有温度 补偿的pH计,最高的精度也 只有0.2pH。

  13 .温度补偿能消除所 有温度引起的误差吗?

  必须特别指出 的是,pH计上设置的温度补 偿,只是补偿电极的斜率项(2.303RT/F)。受温度影响的还 有玻璃电极的标准电势,液接界电势等,它们与温度并非成严格的线性关系。同时,pH电极也需要一定的 时间才能达到新温度下的平衡。因此,不管是手动温度补偿还是自动温度补偿,都不是很充分的。根据pH测量的操作定义, 要想得到精密的测量结果,样品溶液与标准溶液应在相同和恒定的温度下测量,这就是等温测量原理。对于一般精度要求的pH测量,样品溶液与标准溶液的  温度不同时,可使用温度补偿。

  14 .如何判断你的 pH计是否准确 ?

  有不少用户在 使用pH计时都心存疑惑, 这个pH计到底准不准 ?有人以工作经验来 判断,有人以pH试纸来判断,也有 人以过去使用的pH计来判断,这些都 是不可靠的。其实,唯一可靠和最简单的方法就是以pH标准缓冲溶液   来来进行检定。这是唯一的检测标准。取三个标准缓冲溶液   :pH=6.86、pH=4.00、pH=9.18(最好是新鲜配制并 且温度相同),以pH=6.86F进行定位校准 ,以pH=4.00进行斜率校准 ,然后测试pH=9.18,pH计是否准确 ,是否合格立见分晓。

  小结:注意事 项

  仪器在使用前 必须进行校准,即,以上4~8款操作。如果仪器 不关机,可以连续测定,一旦关机就要校准。但12小时即使不关机也 必须校准一次。


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