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工業(yè)PH計

發(fā)布時間:2018-01-15瀏覽次數(shù):2148返回列表

PH是拉丁文“Pondushydrogenii”一詞的縮寫(Pondus=壓強(qiáng)、壓力hydrogenium=氫),用來量度物質(zhì)中氫離子的活性。
PH——在中性溶液中,氫離子H+和氫氧根離子OHˉ的濃度都是10-7mol/l。如:假如有過量的氫離子H+,則溶液呈酸性。酸是能使水溶液中的氫離子H+游離的物質(zhì)。同樣,如果氫離子H+并使OHˉ離子游離,那末溶液就是堿性的。所以,給出CH+值就足以表示溶液的特性,呈酸性堿性,為了免于用此克分子濃度負(fù)冥指數(shù)進(jìn)行運算,生物學(xué)家澤倫森(Soernsen)在1909年建議將此不便使用的數(shù)值用對數(shù)代替,并定義為“pH值”。數(shù)學(xué)上定義pH值為氫離子濃度的常用對數(shù)負(fù)值。即
        ——用氫離子濃度表示的PH值;
        ——氫離子的濃度;
        ——氫離子摩爾濃度(量濃度),mol/L。
  因此,PH值是離子濃度以10為底的對數(shù)的負(fù)數(shù):
而氫離子活性直接關(guān)系到水溶液的酸性、中性和堿性。所以工業(yè)上常用PH計來測量水或水溶液的酸堿度。下圖為PH值與的關(guān)系:
PH值與的對應(yīng)關(guān)系圖
測量PH值的方法很多,主要有化學(xué)分析法、試紙法、電位法?,F(xiàn)主要介紹電位法。
電位分析法所用的電被稱為原電池。原電池是一個系統(tǒng),它的作用是使化學(xué)反應(yīng)能量轉(zhuǎn)成為電能。此電池的電壓被稱為電動勢(EMF)。此電動勢(EMF)由二個半電池構(gòu)成,其中一個半電池稱作測量電,它的電位與特定的離子活度有關(guān),如H+;另一個半電池為參比半電池,通常稱作參比電,它一般是測量溶液相通,并且與測量儀表相連。
PH值一電位一離子濃度之間的關(guān)系
  0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 OH離子
  14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 0 H 離子
  0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 pH
+414.4???? ?? ????+.59.2 0 -59.2???????????? ???? -414.4 mv/25
從以上我們對PH測量的原理進(jìn)行了分析而得知我們只要用一臺毫伏計即可把PH值顯示出來
11.1 工業(yè)PH計的工作原理
簡單的講就是,利用溶液中H離子的濃度(活度),產(chǎn)生的電電位,引起電子元件傳感器轉(zhuǎn)化后的數(shù)字變化(或儀器表盤指針的轉(zhuǎn)動,老式PH計是指針型的)來顯示和反應(yīng)當(dāng)前溶液的H離子濃度。
工業(yè)PH計的構(gòu)成及各部分功能
工業(yè)PH計是以電電位法為原理的在線PH值測定儀,由檢測器(也叫發(fā)送器)和轉(zhuǎn)換器(也叫變送器)兩部分構(gòu)成。
檢測器由指示電(能指示被測離子活度變化的電)、參比電(電電位恒定且不受待測離子影響的電)組成。當(dāng)被測溶液流經(jīng)檢測器時,電和被測溶液就形成一個化學(xué)原電池,兩電間產(chǎn)生一個原電勢,該電勢的大小與被測溶液的PH值成對數(shù)關(guān)系,它將被測溶液的PH值轉(zhuǎn)變?yōu)殡娦盘枴3S玫闹甘倦娪胁Aщ?、銻電等。常用的參比電有甘汞電、銀—氯化銀電等。
轉(zhuǎn)換器由電子部件組成,其作用是將電檢測到的電勢信號放大,并轉(zhuǎn)換為標(biāo)準(zhǔn)信號輸出。
工業(yè)用的在線PH計,其檢測器和轉(zhuǎn)換器為兩個部件,檢測器裝于現(xiàn)場,轉(zhuǎn)換器裝在就地儀表盤或控制室內(nèi)。信號電勢用特殊的高阻高頻電纜傳送。
目前,也有檢測器和轉(zhuǎn)換器一體化結(jié)構(gòu)的工業(yè)在線PH計。
PH計檢測器的簡單構(gòu)成示意圖
11.2 工業(yè)PH計測量注意事項
  在進(jìn)行操作前,應(yīng)先檢查電的完好性。PH上配套使用的電大多數(shù)采用的是復(fù)合電(指示電和參比電合二為一),老一代PH計尚在使用玻璃電與甘汞電。目前復(fù)合電使用比較廣泛,以下以復(fù)合電為主。
目前使用的復(fù)合電主要有全封閉型和非封閉型兩種,全封閉型比較少,主要是以國外企業(yè)生產(chǎn)為主。
復(fù)合電使用前先檢查玻璃球泡是否有裂痕、破碎,如果沒有,用pH緩沖溶液進(jìn)行兩點標(biāo)定時,定位與斜率按鈕均可調(diào)節(jié)到對應(yīng)的pH值時,一般認(rèn)為可以使用,否則可按使用說明書進(jìn)行電活化處理。
活化方法是在4%氟化氫溶液中浸3~5 s左右,取出用蒸餾水進(jìn)行沖洗,然后在0.1mol/L的鹽酸溶液中浸泡數(shù)小時后,用蒸餾水沖洗干凈,再進(jìn)行標(biāo)定,即用pH值為6.86(25℃)的緩沖溶液進(jìn)行定位,調(diào)節(jié)好后任意選擇另一種pH緩沖溶液進(jìn)行斜率調(diào)節(jié),如無法調(diào)節(jié)到,則需換電。
非封閉型復(fù)合電,里面要加外參比溶液即3 mol/L氯化鉀溶液,所以必須檢查電里的氯化鉀溶液是否在1/3以上,如果不到,需添加3 mol/L氯化鉀溶液。如果氯化鉀溶液超出小孔位置,則把多余的氯化鉀溶液甩掉,使溶液位于小孔下面,并檢查溶液中是否有氣泡,如有氣泡要輕彈電,把氣泡完全趕出。
在使用過程中應(yīng)把電上面的橡皮剝下,使小孔露在外面,否則在進(jìn)行分析時,會產(chǎn)生負(fù)壓,導(dǎo)致氯化鉀溶液不能順利通過玻璃球泡與被測溶液進(jìn)行離子交換,會使測量數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確。
電從測量管線拆下后應(yīng)把橡皮復(fù)原,封住小孔。電經(jīng)蒸餾水清洗后,應(yīng)浸泡在3 mol/L氯化鉀溶液中,以保持電球泡的濕潤,如果電使用前發(fā)現(xiàn)保護(hù)液已流失,則應(yīng)在3 mol/L氯化鉀溶液中浸泡數(shù)小時,以使電達(dá)到好的測量狀態(tài)。
復(fù)合電不可放在蒸餾水中長時間浸泡,這是不正確的,這會使復(fù)合電內(nèi)的氯化鉀溶液濃度大大降低,導(dǎo)致在測量時電反應(yīng)不靈敏,終導(dǎo)致測量數(shù)據(jù)不準(zhǔn)確,因此不應(yīng)把復(fù)合電長時間浸泡在蒸餾水中。
11.3 工業(yè)PH計電校準(zhǔn)、使用、維護(hù)注意事項
測量時應(yīng)按說明書規(guī)定的時間周期對儀器進(jìn)行校準(zhǔn)。
校準(zhǔn)時應(yīng)注意:
  ①標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液溫度盡量與被測溶液溫度接近。
  ①定位標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液應(yīng)盡量接近被測溶液的pH值?;騼牲c標(biāo)定時,應(yīng)盡量使被測溶液的pH值在兩個標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液的區(qū)間內(nèi)。
  ③校準(zhǔn)后,應(yīng)將浸入標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液的電用水特別沖洗,因為緩沖溶液的緩沖作用,帶入被測溶液后,造成測量誤差。
  ④記錄被測溶液的pH值時應(yīng)同時記錄被測溶液的溫度值,因為離開溫度值,pH值幾乎毫無意義。盡管大多數(shù)pH計都具有溫度補(bǔ)償功能,但僅僅是補(bǔ)償電的響應(yīng)而已,也就是說只是半補(bǔ)償,而沒有同時對被測溶液進(jìn)行溫度補(bǔ)償,即,全補(bǔ)償。
復(fù)合電使用、維護(hù)注意事項:
目前工業(yè)上使用的電大都是復(fù)合電,其優(yōu)點是使用方便,不受氧化性或還原性物質(zhì)的影響,且平衡速度較快。
  復(fù)合電不用時,可充分浸泡3M氯化鉀溶液中。切忌用洗滌液或其他吸水性試劑浸洗。
  使用前,檢查玻璃電前端的球泡。正常情況下,電應(yīng)該透明而無裂紋;球泡內(nèi)要充滿溶液,不能有氣泡存在。
  ③在線測量濃度較大的溶液時,不推薦使用接觸時復(fù)合電,若非用不可時,也要盡量縮短測量時間,用后仔細(xì)清洗,防止被測液粘附在電上而污染電。
  清洗電后,不要用濾紙擦拭玻璃膜,而應(yīng)用濾紙吸干, 避免損壞玻璃薄膜、防止交叉污染,影響測量精度。
  測量中注意電的銀—氯化銀內(nèi)參比電應(yīng)浸入到球泡內(nèi)氯化物緩沖溶液中,避免電計顯示部分出現(xiàn)數(shù)字亂跳現(xiàn)象。使用時,注意將電輕輕甩幾下。
  電不能用于強(qiáng)酸、強(qiáng)堿或其他腐蝕性溶液。
  嚴(yán)禁在脫水性介質(zhì)如無水乙醇、重鉻酸鉀等中使用。

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