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酸度計(jì)的主體是精密的電位計(jì)。測定時(shí)把復(fù)合電極插在被測溶液中,由于被測溶液的酸度(氫離子濃度)不同而產(chǎn)生不同的電動(dòng)勢,將它通過直流放大器放大,最后由讀數(shù)指示器(電壓表)指出被測溶液的pH值。用酸度計(jì)進(jìn)行電位測量是測量pH最精密的方法。pH計(jì)由三個(gè)部件構(gòu)成:
(1)參比電極;
(2)玻璃電極,其電位取決于周圍溶液的pH;
(3)電流計(jì),該電流計(jì)能在電阻極大的電路中測量出微小的電位差。由于采用最新的電極設(shè)計(jì)和固體電路技術(shù),現(xiàn)在最好的pH可分辨出0.005pH單位。參比電極的基本功能是維持一個(gè)恒定的電位,作為測量各種偏離電位的對(duì)照。銀-氧化銀電極是目前pH中最常用的參比電極。玻璃電極的功能是建立一個(gè)對(duì)所測量溶液的氫離子活度發(fā)生變化作出反應(yīng)的電位差。把對(duì)pH敏感的電極和參比電極放在同一溶液中,就組成一個(gè)原電池,該電池的電位是玻璃電極和參比電極電位的代數(shù)和。E電池=E參比+E玻璃,如果溫度恒定,這個(gè)電池的電位隨待測溶液的pH變化而變化,而測量酸度計(jì)中的電池產(chǎn)生的電位是困難的,因其電動(dòng)勢非常小,且電路的阻抗又非常大(1-100MΩ);因此,必須把信號(hào)放大,使其足以推動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)毫伏表或毫安表。電流計(jì)的功能就是將原電池的電位放大若干倍,放大了的信號(hào)通過電表顯示出,電表指針偏轉(zhuǎn)的程度表示其推動(dòng)的信號(hào)的強(qiáng)度,為了使用上的需要,pH電流表的表盤刻有相應(yīng)的pH數(shù)值;而數(shù)字式pH計(jì)則直接以數(shù)字顯出pH值。
酸度計(jì)的種類很多,主要有以下分類:筆式酸度計(jì)、臺(tái)式酸度計(jì)、便攜式酸度計(jì)、在線式酸度計(jì):
筆式酸度計(jì)是攜帶最為方便,也是最便宜的一種酸度計(jì)。由于其形狀類似筆狀,顧名為筆式酸度計(jì)。
臺(tái)式酸度計(jì)是主要應(yīng)用于實(shí)驗(yàn)室較多,其精度最高,檢測快。但不適合攜帶。
便攜式酸度計(jì)其攜帶也比較方便,相比筆試酸度計(jì),便攜式的精度優(yōu)于筆試的,其壽命也是比筆試酸度計(jì)要長。
在線式酸度計(jì)是監(jiān)測水質(zhì)用,即24小時(shí)在線監(jiān)測。且通常可輸出4-20信號(hào),可接程控設(shè)備等。
酸度計(jì)因電計(jì)設(shè)計(jì)的不同而類型很多,其操作步驟各有不同,因而酸度計(jì)的操作應(yīng)嚴(yán)格按照其使用說明書正確進(jìn)行。在具體操作中,校準(zhǔn)是酸度計(jì)使用操作中的一重要步驟。表1的數(shù)據(jù)是精度為0.01級(jí)、經(jīng)過計(jì)量檢定合格的酸度計(jì)在未校準(zhǔn)時(shí)與校準(zhǔn)后的測量值,從中可以看出校準(zhǔn)的重要性。
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標(biāo)準(zhǔn)pH┄┄┄校準(zhǔn)前誤差(pH)┄┄┄校準(zhǔn)后誤差(pH)
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13.000┅┅┅┅ 00.0600┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅ 00.0000
12.000┅┅┅┅ 00.0450┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅ 00.0005
11.000┅┅┅ ┅00.0500┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅ 00.0010
10.000┅┅┅ ┅00.0300┅┅┅┅ ┅┅┅┅┅┅┅┅00.0000
9.000 ┅ ┅┅ ┅00.0200┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅ 00.0005
8.000 ┅┅┅┅ 00.010┅┅┅┅ ┅┅┅┅┅┅┅┅ 00.0005
7.000┅┅┅┅┅ 00.0015┅┅┅┅ ┅┅┅┅┅┅┅┅00.0000
6.000┅┅┅┅┅-00.0100┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅┅-00.0005
5.000┅┅┅ ┅ -00.0105┅┅┅┅ ┅┅┅┅┅┅┅┅00.0005
4.000┅┅┅ ┅ 00.0150┅┅┅┅ ┅┅┅┅┅┅┅┅00.0000
3.000┅┅┅ ┅ -00.0300┅┅┅┅ ┅┅┅┅┅┅┅┅00.0000
2.000┅┅┅ ┅ -00.0200┅┅┅┅ ┅┅┅┅┅┅┅ -00.0003
1.000┅┅┅ ┅ -00.0350┅┅┅┅ ┅┅┅┅┅┅┅ -00.0001
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盡管酸度計(jì)種類很多,但其校準(zhǔn)方法均采用兩點(diǎn)校準(zhǔn)法,即選擇兩種標(biāo)準(zhǔn)緩沖液:一種是pH7標(biāo)準(zhǔn)緩沖液,第二種是pH9標(biāo)準(zhǔn)緩沖液或pH4標(biāo)準(zhǔn)緩沖液。先用pH7標(biāo)準(zhǔn)緩沖液對(duì)電計(jì)進(jìn)行定位,再根據(jù)待測溶液的酸堿性選擇第二種標(biāo)準(zhǔn)緩沖液。如果待測溶液呈酸性,則選用pH4標(biāo)準(zhǔn)緩沖液;如果待測溶液呈堿性,則選用pH9標(biāo)準(zhǔn)緩沖液。若是手動(dòng)調(diào)節(jié)的酸度計(jì),應(yīng)在兩種標(biāo)準(zhǔn)緩沖液之間反復(fù)操作幾次,直至不需再調(diào)節(jié)其零點(diǎn)和定位(斜率)旋鈕,酸度計(jì)即可準(zhǔn)確顯示兩種標(biāo)準(zhǔn)緩沖液pH值。則校準(zhǔn)過程結(jié)束。此后,在測量過程中零點(diǎn)和定位旋鈕就不應(yīng)再動(dòng)。若是智能式酸度計(jì),則不需反復(fù)調(diào)節(jié),因?yàn)槠鋬?nèi)部已貯存幾種標(biāo)準(zhǔn)緩沖液的pH值可供選擇、而且可以自動(dòng)識(shí)別并自動(dòng)校準(zhǔn)。但要注意標(biāo)準(zhǔn)緩沖液選擇及其配制的準(zhǔn)確性。智能式0.01級(jí)酸度計(jì)一般內(nèi)存有三至五種標(biāo)準(zhǔn)緩沖液pH值,如科立龍公司的KL-016型酸度計(jì)等。
其次,在校準(zhǔn)前應(yīng)特別注意待測溶液的溫度。以便正確選擇標(biāo)準(zhǔn)緩沖液,并調(diào)節(jié)電計(jì)面板上的溫度補(bǔ)償旋鈕,使其與待測溶液的溫度一致。不同的溫度下,標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液的pH值是不一樣的。如表2所示:
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溫度(℃)┄┄ pH7 ┄┄ pH4 ┄┄ pH9.2
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10┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄ 6.92 ┄┄ 4.00 ┄┄9.33
15┄┄┄┄┄┄┄┄┄┄ 6.90 ┄┄ 4.00 ┄┄9.28
20┄┄┄┄┄┄┄┄ ┄┄6.88 ┄┄ 4.00 ┄┄9.23
25┄┄┄┄┄┄┄┄ ┄┄6.86 ┄┄ 4.00 ┄┄9.18
30┄┄┄┄┄┄┄┄ ┄┄6.85 ┄┄ 4.01 ┄┄9.14
40┄┄┄┄┄┄┄┄ ┄┄6.84 ┄┄ 4.03 ┄┄9.01
50┄┄┄┄┄┄┄┄ ┄┄6.83 ┄┄ 4.06 ┄┄9.02
50┄┄┄┄┄┄┄┄ ┄┄6.83 ┄┄ 4.06 ┄┄9.02
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校準(zhǔn)工作結(jié)束后,對(duì)使用頻繁的酸度計(jì)一般在48小時(shí)內(nèi)儀器不需再次定標(biāo)。如遇到下列情況之一,儀器則需要重新標(biāo)定:
?、湃芤簻囟扰c定標(biāo)溫度有較大的差異時(shí).
?、齐姌O在空氣中暴露過久,如半小時(shí)以上時(shí).
?、嵌ㄎ换蛐甭收{(diào)節(jié)器
⑷測量過酸(pH12)的溶液后;
?、蓳Q過電極后;
⑹當(dāng)所測溶液的pH值不在兩點(diǎn)定標(biāo)時(shí)所選溶液的中間,且距7pH又較遠(yuǎn)時(shí)。
1、 pH玻璃電極的貯存
短期:貯存在pH=4的緩沖溶液中;
長期:貯存在pH=7的緩沖溶液中。
2、 pH玻璃電極的清洗
玻璃電極球泡受污染可能使電極響應(yīng)時(shí)間加長??捎肅Cl4或皂液揩去污物,然后浸入蒸餾水一晝夜后繼續(xù)使用。污染嚴(yán)重時(shí),可用5%HF溶液浸10~20分鐘,立即用水沖洗干凈,然后浸入0.1N HCl溶液一晝夜后繼續(xù)使用。
3、 玻璃電極老化的處理
玻璃電極的老化與膠層結(jié)構(gòu)漸進(jìn)變化有關(guān)。舊電極響應(yīng)遲緩,膜電阻高,斜率低。用氫氟酸浸蝕掉外層膠層,經(jīng)常能改善電極性能。若能用此法定期清除內(nèi)外層膠層,則電極的壽命幾乎是無限的。
4、 參比電極的貯存
銀-氯化銀電極最好的貯存液是飽和氯化鉀溶液,高濃度氯化鉀溶液可以防止氯化銀在液接界處沉淀,并維持液接界處于工作狀態(tài)。此方法也適用于復(fù)合電極的貯存。
5、 參比電極的再生
參比電極發(fā)生的問題絕大多數(shù)是由液接界堵塞引起的,可用下列方法解決:
(1)? 浸泡液接界:用10%飽和氯化鉀溶液和90%蒸餾水的混合液,加熱至60~70℃,將電極浸入約5cm,浸泡20分鐘至1小時(shí)。此法可溶去電極端部的結(jié)晶。
(2) 氨浸泡:當(dāng)液接界被氯化銀堵塞時(shí)可用濃氨水浸除。具體方法是將電極內(nèi)充洗凈,液放空后浸入氨水中10~20分鐘,但不要讓氨水進(jìn)入電極內(nèi)部。取出電極用蒸餾水洗凈,重新加入內(nèi)充液后繼續(xù)使用。
?。?) 真空方法:將軟管套住參比電極液接界,使用水流吸氣泵,抽吸部分內(nèi)充液穿過液接界,除去機(jī)械堵塞物。
?。?) 煮沸液接界:銀-氯化銀參比電極的液接界浸入沸水中10~20秒。注意,下一次煮沸前,應(yīng)將電極冷卻到室溫。
?。?) 當(dāng)以上方法均無效時(shí),可采用砂紙研磨的機(jī)械方法去除堵塞。此法可能會(huì)使研磨下的砂粒塞入液接界。造成永久性堵塞。