pH的定義
pH:表示水溶液的酸堿性強弱程度。
1.pH范圍:0~14之間
2.測定pH最簡便的方法:pH試紙
3.pH計算表示方法:pH=-logC(H+) 用C(H+)的負對數來表示。
意義:表示溶液酸、堿性的強弱。
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與溶液酸堿度的關系:1、pH<7,溶液呈酸性;pH越小酸性越強;2、pH=7,溶液呈中性。3、pH>7,堿性呈溶液;pH越大堿性越強;
水質 pH值的測定 電極法 行業標準:
水質 pH值的測定 電極法 HJ 1147-2020為貫徹《中華人民共和國環境保護法》和《中華人民共和國水污染防治法》,保護生態環境,保障人體健康,規范水中 pH 值的測定方法。本標準規定了測定地表水、地下水、生活污水和工業廢水中 pH 值的電極法。
pH測量原理
●通過測量測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,當溶液中的氫離子與膜上的離子發生交換時,會產生一個電位差。參比電極則是一個穩定的電極,其電位不隨溶液中氫離子濃度的變化而變化。●測量電極:對溶液pH值變化敏感●參比電極:恒定電位。
pH電極結構
在1948年之前,pH測量必須由兩支電極完成,一支玻璃測量電極,一支參比電極。1948年發明了復合pH傳感器。
pH玻璃電極結構
玻璃電極:是建立一個對所測量溶液的氫離子活度發生變化作出反應的電位差。
參比電極:對溶液中氫離子活度無響應,具有已知和恒定的電極電位的電極,作為測量各種偏離電位的對照。
電位計:能測量高阻抗電位,能測量正負電勢差。
pH復合電極結構
復合電極:目前使用最普遍的電極,結合了參比電極和玻璃電極這兩種電極的功能,操作更加簡易。
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計分類
根據使用場合:
筆式pH計:主要用于代替pH試紙的功能,具有精度低、使用方便的特點。
便攜pH計:主要用于現場和野外測量,要求較高的精度和完善的功能。
臺式pH計:主要用于實驗室,要求精度高、功能全,包括打印輸出、數據處理等。
工業pH計:用于工藝流程式的連續測量,要求有測量顯示功能、報警和控制功能,以及考慮安裝、清洗、抗干擾等問題。
pH測量誤差
1、純水pH測量的靜電荷電導率小于5uS/cm的水樣接近于絕緣體,水樣流動與電極表面摩擦可產生靜電荷,又靜電荷不能及時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發生變化,從而使pH計測量的電位差(Eg-Er)發生變化,造成pH測量誤差。
2、溫度的影響根據pH測量原理,測量水樣的pH可以表示為:pH=pHs-(E-Es)·F/(2.303RT)系數F/(2.303RT)受溫度的變化呈規律性變化。
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致測量誤差。(2)校準方法不當或使用的校準液不準確,會導致測量誤差。(3)不正確的使用和維護方法也可能導致誤差。
pH測量誤差與選型
測量誤差 | 選型 | |
靜電荷:水樣流動與電極表面摩擦可產生靜電荷。
| 常規電極 普通電極應用于測量各種混合物中的電位和PH值,化學實驗室中,也常用于環境監測和食品加工等各種領域 | 純水電極 純水電離出來的離子少、電阻大;電位不穩定,需要較長時間平衡以及容易產生液接電勢誤差。 優選低阻敏感膜 |
溫度:溫度變化引起的玻璃電極誤差,可以通過溫度補償進行補償。
| 溫補功能 | |
其他:使用過程中的操作誤差或設備本身存在的測量誤差。 | 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 | 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,液接界電勢的穩定性及重現性均較好,可用于高溫介質中,是應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,適用于離子強度較弱,高粘度,混濁液體或膠體溶液的測定 | |
pH敏感玻璃膜的選擇 | 常規的敏感玻璃膜 | 適用于一般的水質測量 |
高溫強酸敏感玻璃膜 | 適用于需要測量高溫強酸介質的環境 | |
低電阻敏感玻璃膜 | 適用于純水的測量,因為純水的電阻較大? | |
參比電極的選擇 | 飽和甘汞電極 | 具有穩定的電極電位和良好的重現性 |
銀/氯化銀電極 | 具有較高的穩定性和較低的電極電位,適用于一些需要較低電位測量的場合? |