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氫離子中性載體電極:如設(shè)計(jì)合成的用于環(huán)境含氟廢水中 pH 值測(cè)定的(o - 羥基芐基)二正十二胺(Ⅱ)聚氯乙烯膜電極。其電位響應(yīng) pH 線(xiàn)性區(qū)間為 2.0 - 12.5,能斯特響應(yīng)斜率為 56.9 ± 0.4mV/pH(25℃)。該電極具有內(nèi)阻低、響應(yīng)快、電位選擇性高、重現(xiàn)性好與穩(wěn)定性高的優(yōu)點(diǎn),且不受氫氟酸侵蝕和不易破碎,可很好地應(yīng)用于環(huán)境含氟廢水樣品的 pH 值測(cè)量。pH 電極作為測(cè)量溶液中氫離子(H?)活性的關(guān)鍵工具,在眾多領(lǐng)域都發(fā)揮著不可或缺的作用。pH 電極基于能斯特(Nernst)方程原理工作。pH 電極支持自動(dòng)兩點(diǎn)校準(zhǔn),一鍵完成標(biāo)定,適配多種標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液。鹽城電子pH電極
常見(jiàn) pH 電極在不同酸堿環(huán)境下的局限性,1、玻璃電極:雖然玻璃電極是常用的 pH 測(cè)量電極,但在強(qiáng)酸和強(qiáng)堿極端環(huán)境下,其性能會(huì)受到較大影響。酸誤差和堿誤差限制了其在強(qiáng)酸強(qiáng)堿環(huán)境中的測(cè)量準(zhǔn)確性,且玻璃膜易被腐蝕,需要定期校準(zhǔn)和更換。2、復(fù)合電極:復(fù)合電極將指示電極和參比電極組合在一起,使用方便,但在強(qiáng)酸強(qiáng)堿環(huán)境中,同樣面臨參比系統(tǒng)不穩(wěn)定和玻璃膜易受損的問(wèn)題。特別是在高溫、高濃度酸堿溶液中,復(fù)合電極的壽命和測(cè)量精度會(huì)明顯下降。浙江pH電極計(jì)算pH 電極泳池監(jiān)測(cè)需定期除氯,余氯殘留會(huì)腐蝕玻璃膜表面。
電極老化以及干擾離子對(duì)pH 電極電位電壓的影響,1、電極老化:隨著使用時(shí)間的增加,pH 電極的敏感膜會(huì)逐漸老化,導(dǎo)致其對(duì)氫離子的響應(yīng)能力下降,電位漂移等問(wèn)題。例如,玻璃電極的玻璃膜可能會(huì)被污染、磨損,使得膜電位的產(chǎn)生和響應(yīng)變得不穩(wěn)定,測(cè)量得到的電壓信號(hào)也不準(zhǔn)確,從而影響 pH 值的測(cè)量精度。2、干擾離子:溶液中某些干擾離子可能與 pH 電極發(fā)生反應(yīng)或影響氫離子在電極表面的交換過(guò)程,進(jìn)而影響電極電位。例如,在堿性溶液中,鈉離子可能會(huì)與氫離子競(jìng)爭(zhēng)在玻璃膜表面的交換位點(diǎn),產(chǎn)生所謂的 “堿誤差”,使測(cè)量得到的 pH 值比實(shí)際值偏低。
pH電極測(cè)量的基本原理:1906 年,Max Cremer 發(fā)現(xiàn)當(dāng)兩種不同 pH 值的液體在薄玻璃膜兩側(cè)接觸時(shí),會(huì)產(chǎn)生電勢(shì)差。這一發(fā)現(xiàn)為后來(lái) Fritz Haber 和 Zygmunt Klemensiewicz 在 1909 年制造出首個(gè)測(cè)量氫離子活性的玻璃電極奠定了基礎(chǔ)。現(xiàn)代 pH 電極依然遵循這一基本原理,廣泛應(yīng)用于水處理、化學(xué)加工、醫(yī)療儀器和環(huán)境測(cè)試系統(tǒng)等領(lǐng)域。pH電極玻璃膜電位的形成:pH 玻璃電極對(duì)溶液中 H?的選擇性響應(yīng),關(guān)鍵在于其敏感膜中膜電位的形成。這一過(guò)程涉及模型思維與函數(shù)思維的聯(lián)合運(yùn)用。具體而言,玻璃膜由特殊的玻璃材料制成,其表面含有可與溶液中 H?發(fā)生離子交換的點(diǎn)位。當(dāng)玻璃膜與溶液接觸時(shí),溶液中的 H?會(huì)與玻璃膜表面的離子交換點(diǎn)位進(jìn)行交換,從而在膜表面形成一層水化層。在水化層與溶液本體之間,由于 H?濃度的差異,會(huì)形成一個(gè)擴(kuò)散電位。同時(shí),在玻璃膜內(nèi)部,由于離子的遷移和擴(kuò)散,也會(huì)產(chǎn)生一定的電位差。綜合這些因素,形成了玻璃膜電位。這一電位與溶液中的 H?濃度(即 pH 值)存在特定的函數(shù)關(guān)系,通過(guò)能斯特方程可以對(duì)其進(jìn)行定量描述。高溫環(huán)境需選用耐高溫pH 電極,避免電解液蒸發(fā)影響精度。
pH電極在實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)過(guò)程中的測(cè)量池設(shè)計(jì),1、耐腐蝕性設(shè)計(jì):測(cè)量池需采用耐強(qiáng)酸強(qiáng)堿的材料制作,如陶瓷、特殊工程塑料等。同時(shí),測(cè)量池的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要便于溶液的流動(dòng)和更換,避免強(qiáng)酸強(qiáng)堿溶液在池內(nèi)殘留,影響測(cè)量結(jié)果。2、溫度補(bǔ)償:溫度對(duì) pH 測(cè)量有較大影響,在強(qiáng)酸強(qiáng)堿環(huán)境中也不例外。因此,測(cè)量池中需內(nèi)置溫度傳感器,實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)溶液溫度,并通過(guò)溫度補(bǔ)償算法對(duì) pH 測(cè)量值進(jìn)行修正,以提高測(cè)量的準(zhǔn)確性。pH電極測(cè)量池的合理設(shè)計(jì)有助于 pH 電極測(cè)量系統(tǒng)在強(qiáng)酸強(qiáng)堿復(fù)雜環(huán)境下實(shí)現(xiàn)更加準(zhǔn)確、完整的測(cè)量數(shù)值,提高測(cè)量數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性。pH 電極測(cè)粘稠樣品后需立即清洗,殘留物質(zhì)干結(jié)后難以去除。紹興信息化pH電極
pH 電極斜率隨溫度變化,需自動(dòng)溫補(bǔ)修正。鹽城電子pH電極
不同類(lèi)型 pH 電極在復(fù)雜環(huán)境下的電位電壓穩(wěn)定性各有優(yōu)劣。玻璃電極在常規(guī)環(huán)境有較好表現(xiàn),但在極端條件下存在局限;固體接觸電極對(duì)電磁干擾有一定抗性,但在腐蝕性環(huán)境中面臨挑戰(zhàn);薄膜電極在輻射環(huán)境下穩(wěn)定性良好,但在其他復(fù)雜條件下可能出現(xiàn)結(jié)構(gòu)和性能問(wèn)題;Ag/AgCl 電極在長(zhǎng)期使用后期穩(wěn)定性下降;醌氫醌電極適用范圍較窄,超出范圍穩(wěn)定性受影響。未來(lái),對(duì)于 pH 電極在復(fù)雜環(huán)境下的研究,可致力于開(kāi)發(fā)新型材料與結(jié)構(gòu),綜合提升電極的抗干擾、抗腐蝕、耐高溫等性能,以滿(mǎn)足更多復(fù)雜環(huán)境下高精度 pH 測(cè)量的需求。同時(shí),進(jìn)一步完善電極性能監(jiān)測(cè)方法,實(shí)時(shí)掌握電極在復(fù)雜環(huán)境中的電位電壓穩(wěn)定性變化,及時(shí)進(jìn)行維護(hù)與更換,保障測(cè)量工作的準(zhǔn)確性與可靠性。鹽城電子pH電極