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      1. pH計的基本概念

        pH計 是一種分析儀器,用于確定溶液的酸度或堿度——也稱為pH。pH 是描述酸度或堿度的度量單位。它以 0 到 14 的等級衡量。

        什么是離心?

        離心是一種通過施加離心力從溶液中分離顆粒的技術,分離是基于溶液的顆粒大小、形狀、密度、粘度和離心轉子速度來實現的。

        pH 以方程式的形式表示為氫離子濃度的負對數。

        pH = -log [H + ]


        例如在純水或中性溶液中,

        [H+]= 1×10 -7 M
        pH = -log (1×10-7)
        = - (log 1× log10 -7 )
        = - (0.0 + (-7.0))
        pH = 7.0


        pH 計算提供的定量數據以氫離子活性表示酸或堿的活性程度。物質的 pH 值與溶液中氫離子 [H+] 和羥基離子 [OH-] 濃度的比值直接相關。如果 H+ 離子濃度高于 OH-,則材料呈酸性(pH < 7)。如果 OH- 濃度大于 H+ 離子,則材料呈堿性(pH > 7)。如果溶液中存在等量的 H+ 和 OH- 離子,則為中性(pH = 7)。

        pH 測量

        溶液的 pH 值可以通過 pH 試紙或指示劑來測量,它們會隨著 pH 值的變化而改變顏色,但不會給出準確的讀數。使用電子 pH 計計算精確的 pH 測量值。pH計由三部分組成:pH測量電極、參比電極和高輸入阻抗計??梢詫?pH 電極假定為電池,其電壓隨被測溶液的 pH 值而變化。pH 測量電極是一個對氫離子敏感的玻璃燈泡,其毫伏輸出與燈泡內外相對氫離子濃度的變化形成對比。參比電極輸出不隨氫離子的活度變化。pH 電極具有非常高的內阻,使得電壓隨 pH 值的變化難以估計。因此,pH 計的輸入阻抗和泄漏電阻是至關重要的因素。pH 計是一種高阻抗放大器,可準確測量微小電極電壓,并在模擬或數字顯示器上以 pH 單位直接顯示結果。在某些情況下,也可以讀取電壓以用于特殊應用或與離子選擇性或氧化還原電位 (ORP) 電極一起使用。

        pH電極

        在過去的 50 到 60 年中,pH 電極技術并沒有太大的改革。即使在過去 30 到 40 年的現代技術發展中,pH 電極制造仍然是一門藝術。電極的獨特玻璃體由玻璃吹制機吹制成其配置;這不是一項先進或高科技的技術,而是電極制造中非常關鍵和必不可少的步驟。玻璃的厚度決定了它的電阻并影響它的輸出。

        一個典型的現代 pH 探頭是一個組合電極,它將玻璃電極和參比電極組合成一個整體。復合電極由以下部分組成:

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        圖 2:典型 pH 玻璃電極的示意圖。(圖片來源維基百科)

        1. 電極的感應部分,由特定玻璃制成的燈泡

        2. 內電極,通常是氯化銀電極或甘汞電極

        3. 內部溶液,通常是 pH=7 的緩沖溶液,pH 電極為 0.1 mol/L KCl 或 pM 電極為 0.1 mol/L MCl

        4. 使用氯化銀電極時,玻璃電極內部會析出少量的AgCl

        5. 參比電極,通常與 2 相同

        6. 參考內溶液,通常為 0.1 mol/L KCl

        7. 與研究溶液的連接,通常由陶瓷或帶有石棉或石英纖維的毛細管制成。

        8. 電極主體,由非導電玻璃或塑料制成。

        pH 電極的底部會膨脹成一個圓形的薄玻璃燈泡。最好將 pH 電極假定為管中的管。內管包含不變的 1×10-7 mol/L HCl 溶液。在內管內部也是參考探頭的陰極端。陽極末端包裹在內管外部,并以與內管內部相同類型的參考探針結束。它充滿 KCl 參考溶液,并通過用作鹽橋的多孔塞與 pH 探頭外部的溶液接觸。

        校準

        每次測量前,必須使用至少兩種已知 pH 值(通常約為 4 和 7)的標準緩沖溶液校準 pH 計。

        一些需要測量 pH 值的典型應用

        • pH 測量在農業工業中對土壤評估非常重要。主要農作物需要堿性環境,因此必須進行 pH 測量。

        • 它也用于食品工業,特別是用于乳制品,如奶酪、凝乳、酸奶等。

        • 它成為化學和制藥行業的強制性要求。

        • 它成為洗滌劑生產中的一個重要因素。

        • pH 值監測在水處理廠和 RO 凈水器中至關重要。


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