pH的定義
pH:表示水溶液的酸堿性強(qiáng)弱程度。
1.pH范圍:0~14之間
2.測(cè)定pH最簡(jiǎn)便的方法:pH試紙
3.pH計(jì)算表示方法:pH=-logC(H+) 用C(H+)的負(fù)對(duì)數(shù)來表示。
意義:表示溶液酸、堿性的強(qiáng)弱。
pH范圍在0~14之間,只適用于稀溶液,氫離子濃度或氫氧根離子濃度大于1mol/L的溶液的酸堿度直接用濃度表示。
pH與溶液酸堿度的關(guān)系:1、pH<7,溶液呈酸性;pH越小酸性越強(qiáng);2、pH=7,溶液呈中性。3、pH>7,堿性呈溶液;pH越大堿性越強(qiáng);
水質(zhì) pH值的測(cè)定 電極法 行業(yè)標(biāo)準(zhǔn):
水質(zhì) pH值的測(cè)定 電極法 HJ 1147-2020為貫徹《中華人民共和國環(huán)境保護(hù)法》和《中華人民共和國水污染防治法》,保護(hù)生態(tài)環(huán)境,保障人體健康,規(guī)范水中 pH 值的測(cè)定方法。本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了測(cè)定地表水、地下水、生活污水和工業(yè)廢水中 pH 值的電極法。
pH測(cè)量原理
●通過測(cè)量測(cè)量電極與參比電極之間的電位差,并利用能斯特方程,可以計(jì)算出溶液中的氫離子濃度,從而得到pH值。●玻璃電極的表面涂有一層敏感膜,當(dāng)溶液中的氫離子與膜上的離子發(fā)生交換時(shí),會(huì)產(chǎn)生一個(gè)電位差。參比電極則是一個(gè)穩(wěn)定的電極,其電位不隨溶液中氫離子濃度的變化而變化。●測(cè)量電極:對(duì)溶液pH值變化敏感●參比電極:恒定電位。
pH電極結(jié)構(gòu)
在1948年之前,pH測(cè)量必須由兩支電極完成,一支玻璃測(cè)量電極,一支參比電極。1948年發(fā)明了復(fù)合pH傳感器。
pH玻璃電極結(jié)構(gòu)
玻璃電極:是建立一個(gè)對(duì)所測(cè)量溶液的氫離子活度發(fā)生變化作出反應(yīng)的電位差。
參比電極:對(duì)溶液中氫離子活度無響應(yīng),具有已知和恒定的電極電位的電極,作為測(cè)量各種偏離電位的對(duì)照。
電位計(jì):能測(cè)量高阻抗電位,能測(cè)量正負(fù)電勢(shì)差。
pH復(fù)合電極結(jié)構(gòu)
復(fù)合電極:目前使用最普遍的電極,結(jié)合了參比電極和玻璃電極這兩種電極的功能,操作更加簡(jiǎn)易。
常用參比電極:銀/氯化銀電極、飽和甘汞電極
常用的填充液:飽和氯化鉀、飽和硝酸鉀溶液、氯化鈉溶液等
pH計(jì)分類
根據(jù)使用場(chǎng)合:
筆式pH計(jì):主要用于代替pH試紙的功能,具有精度低、使用方便的特點(diǎn)。
便攜pH計(jì):主要用于現(xiàn)場(chǎng)和野外測(cè)量,要求較高的精度和完善的功能。
臺(tái)式pH計(jì):主要用于實(shí)驗(yàn)室,要求精度高、功能全,包括打印輸出、數(shù)據(jù)處理等。
工業(yè)pH計(jì):用于工藝流程式的連續(xù)測(cè)量,要求有測(cè)量顯示功能、報(bào)警和控制功能,以及考慮安裝、清洗、抗干擾等問題。
pH測(cè)量誤差
1、純水pH測(cè)量的靜電荷電導(dǎo)率小于5uS/cm的水樣接近于絕緣體,水樣流動(dòng)與電極表面摩擦可產(chǎn)生靜電荷,又靜電荷不能及時(shí)流走而在玻璃電極表面積累。該靜電荷的作用使玻璃電極的電極電位Eg發(fā)生變化,從而使pH計(jì)測(cè)量的電位差(Eg-Er)發(fā)生變化,造成pH測(cè)量誤差。
2、溫度的影響根據(jù)pH測(cè)量原理,測(cè)量水樣的pH可以表示為:pH=pHs-(E-Es)·F/(2.303RT)系數(shù)F/(2.303RT)受溫度的變化呈規(guī)律性變化。
3、其他誤差(1)因制造過程中的缺陷、使用過程中的老化或污染而導(dǎo)致測(cè)量誤差。(2)校準(zhǔn)方法不當(dāng)或使用的校準(zhǔn)液不準(zhǔn)確,會(huì)導(dǎo)致測(cè)量誤差。(3)不正確的使用和維護(hù)方法也可能導(dǎo)致誤差。
pH測(cè)量誤差與選型
測(cè)量誤差 | 選型 | |
靜電荷:水樣流動(dòng)與電極表面摩擦可產(chǎn)生靜電荷。
| 常規(guī)電極 普通電極應(yīng)用于測(cè)量各種混合物中的電位和PH值,化學(xué)實(shí)驗(yàn)室中,也常用于環(huán)境監(jiān)測(cè)和食品加工等各種領(lǐng)域 | 純水電極 純水電離出來的離子少、電阻大;電位不穩(wěn)定,需要較長(zhǎng)時(shí)間平衡以及容易產(chǎn)生液接電勢(shì)誤差。 優(yōu)選低阻敏感膜 |
溫度:溫度變化引起的玻璃電極誤差,可以通過溫度補(bǔ)償進(jìn)行補(bǔ)償。
| 溫補(bǔ)功能 | |
其他:使用過程中的操作誤差或設(shè)備本身存在的測(cè)量誤差。 | 操作誤差 |
殼體材料的選擇 | PC塑料外殼 | 塑料外殼耐碰撞和沖擊,適用溫度<80℃,在高堿溶液及部分介質(zhì)中易受腐蝕 |
玻璃外殼 | 用溫度0-150℃,除氫氟酸溶液外一般不受腐蝕,易碰撞損壞 | |
液接界的選擇 | 纖維材質(zhì) | 一般用于塑殼電極中,其溶液滲出速度較快,不易堵塞 |
陶瓷芯 | 耐腐蝕性好,液接界電勢(shì)的穩(wěn)定性及重現(xiàn)性均較好,可用于高溫介質(zhì)中,是應(yīng)用廣泛的液接界材料 | |
玻璃磨口 | 接界與溶液接觸面積及滲出速度均較大,適用于離子強(qiáng)度較弱,高粘度,混濁液體或膠體溶液的測(cè)定 | |
pH敏感玻璃膜的選擇 | 常規(guī)的敏感玻璃膜 | 適用于一般的水質(zhì)測(cè)量 |
高溫強(qiáng)酸敏感玻璃膜 | 適用于需要測(cè)量高溫強(qiáng)酸介質(zhì)的環(huán)境 | |
低電阻敏感玻璃膜 | 適用于純水的測(cè)量,因?yàn)榧兯碾娮栎^大? | |
參比電極的選擇 | 飽和甘汞電極 | 具有穩(wěn)定的電極電位和良好的重現(xiàn)性 |
銀/氯化銀電極 | 具有較高的穩(wěn)定性和較低的電極電位,適用于一些需要較低電位測(cè)量的場(chǎng)合? |