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選擇pH電極的七個(gè)技巧

來源:賽萊默分析儀器(北京)有限公司   2024年11月18日 08:50  

pH是全球廢水和淡水實(shí)驗(yàn)室都要測(cè)量的一項(xiàng)參數(shù)。測(cè)量該參數(shù)的最佳方法之一是將臺(tái)式或手持式pH計(jì)與pH探頭或電極結(jié)合使用。在某些應(yīng)用中,需要使用專用探頭才能獲得準(zhǔn)確的pH數(shù)據(jù)。本文將介紹pH探頭的一些特定功能,在優(yōu)化pH測(cè)量時(shí)請(qǐng)考慮這些功能!


01 連接器類型

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首先要檢查連接器,確保pH探頭與儀表兼容。例如,MultiLab 4010-3W通過其專有的連接器可與任何IDS(智能數(shù)字傳感器)探頭兼容,但借助一個(gè)適配器,它也可以連接常見的BNC模擬連接器。

IDS連接器安裝簡單,是MultiLab儀器自帶的,并按參數(shù)用顏色編碼,便于使用。pH值用黃色編碼,這樣的連接器和屏幕都能一目了然地了解當(dāng)前正在測(cè)量的參數(shù)。IDS傳感器允許在單根電纜中包含溫度,這意味著可以使用同一個(gè)探頭測(cè)量溫度和pH值。

 

 

圖片

用于YSI MultiLab的智能數(shù)字傳感器(IDS)

 

通過使用適配器,MultiLab 4010-3W也可以與任何BNC模擬連接器一起使用。使用BNC連接的探頭是模擬信號(hào)探頭,這意味著從pH探頭到儀器之間有直接的mV信號(hào)。BNC探頭可用于任何帶有BNC連接器的儀表。由于信號(hào)是模擬量信號(hào),許多基于BNC的pH探頭不包括熱敏電阻;在這種情況下,可以使用單獨(dú)的溫度探頭進(jìn)行精確的pH測(cè)量。如果在MultiLab上使用了另一個(gè)測(cè)量溫度的探頭,則可以使用一個(gè)設(shè)置來“借用”該探頭的溫度,以代替專用的溫度探頭。

此外,IDS傳感器還可配備一個(gè)插件頭和可連接的通用無線電模塊,為單個(gè)探頭增加無線功能。這意味著不再需要將樣品送到臺(tái)式儀表上。相反,只要測(cè)量儀表在無線電范圍內(nèi),就可以在現(xiàn)場使用傳感器進(jìn)行測(cè)量。

 

02 填充溶液

 

還需要考慮填充溶液。這種內(nèi)部參比溶液是pH探頭的一部分,用于保持探頭內(nèi)部的電位穩(wěn)定。

許多探頭都裝有凝膠參比溶液,對(duì)于大多數(shù)實(shí)驗(yàn)室工作來說,這種溶液簡單可靠。凝膠參比溶液不能重新填充,但它能長期保持穩(wěn)定,幾乎不需要維護(hù)。也無需擔(dān)心更換填充溶液的問題。

如果希望對(duì)參比溶液有更多的控制,可以選擇可填充式探頭??梢愿鶕?jù)需要使用額外的參比溶液對(duì)可填充式探頭進(jìn)行補(bǔ)充。只有當(dāng)填充溶液的液位高于所測(cè)物質(zhì)的液位時(shí),可填充式pH探頭才能正常工作,因此請(qǐng)確保將探頭填充到推薦的填充液位。

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可填充式探頭開口。在進(jìn)行校準(zhǔn)或測(cè)量時(shí),請(qǐng)記住保持填充孔打開!

 

03 玻璃膜形狀

 

在某些情況下,pH電極的形狀很重要。一些常見的形狀包括球形、錐形和圓柱形,它們的相似之處在于其末端都有圓形玻璃膜。圓形表面的表面積更大,測(cè)量靈敏度更高。其他膜形狀如下表所示:

 

 

形狀

特性/應(yīng)用

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球形

(燈泡狀)

表面積大,質(zhì)量穩(wěn)定,電阻低

適于大多數(shù)應(yīng)用

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錐形

堅(jiān)固、光滑、易于清潔

普遍適用

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圓柱形

防震,適用于一般應(yīng)用

特別適用于發(fā)酵罐電極

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刮刀形

高阻力

適合穿透半固體介質(zhì)

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扁平

高阻力、防震、易清潔

適合表面測(cè)量

表1:各種膜形狀的實(shí)驗(yàn)室電極及其應(yīng)用。

 

04 接界類型

 

下面我們來簡單討論一下pH探頭的幾種接界類型。接界是填充溶液流出的地方,可保持探頭體內(nèi)的恒定電位。無論pH探頭采用哪種接界類型,都要確保其完全浸入樣品中,以保證結(jié)果的一致性。

 

 

接界類型

流出速率

特性/應(yīng)用

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陶瓷

0.2

ML/天

堅(jiān)固耐用,響應(yīng)時(shí)間短,孔隙容易堵塞

最適合一般應(yīng)用,尤其適用于含有氧化性物質(zhì)的溶液

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1

ML/天

接界不易堵塞,響應(yīng)時(shí)間快,擴(kuò)散電位低于陶瓷,只能進(jìn)行化學(xué)清潔,對(duì)機(jī)械應(yīng)力敏感

可用于多種應(yīng)用

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磨口

接頭

3

ML/天

電解液流出量極高,易于清潔

最適用于含有大量懸浮顆粒的溶液,也適用于高離子和低離子溶液

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環(huán)形

間隙

對(duì)稱環(huán)形間隙,操作簡便,不易臟污,樣品可到達(dá)參比系統(tǒng),無需清潔參比系統(tǒng)

與平面玻璃膜結(jié)合使用時(shí),適用于表面測(cè)量

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纖維

操作簡便,樣品可到達(dá)參比系統(tǒng),無需清潔參比系統(tǒng)

可用于一般實(shí)驗(yàn)室應(yīng)用和現(xiàn)場測(cè)量

表2:實(shí)驗(yàn)室電極使用的接界類型及其某些特性。

 

鉑接界是一種常見的接界類型。這是一束允許微量流出的細(xì)鉑絲,是一種很好的通用接界。

另一種接界是磨口接頭,環(huán)繞探頭的整個(gè)圓周。這種類型的接界允許大量流出,設(shè)計(jì)用于在特別厚或顆粒較多的應(yīng)用中快速排出填充溶液。它在離子強(qiáng)度較低的應(yīng)用中也表現(xiàn)出色。Scienceline pHT-G就采用了這種接界。

纖維接界又稱Pellon接界,就像油燈中的燈芯。這種設(shè)計(jì)與YSI為現(xiàn)場工作設(shè)計(jì)的其他環(huán)境產(chǎn)品類似。

圖片

 

有些pH探頭使用雙接界參比系統(tǒng)。這種系統(tǒng)堅(jiān)固耐用,抗回流影響,響應(yīng)速度快。二次接界意味著即使發(fā)生回流事件,探頭也能保持正常工作。ScienceLine系列的所有pH探頭均采用雙接界參比系統(tǒng)。

 

05 溫度

 

溫度是pH值測(cè)量的關(guān)鍵因素。能斯特方程(如下所示)表明,溫度是確定溶液中氫離子活性所需的變量之一。沒有準(zhǔn)確的溫度讀數(shù),就無法獲得準(zhǔn)確的pH值!

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目前市場上的許多探頭都集成了溫度功能。對(duì)于那些沒有集成溫度功能的探頭,請(qǐng)確保有一個(gè)單獨(dú)的溫度探頭可用,如ScienceLine Temp 135。如果處理的樣品溫度恒定,也可以選擇在儀器上手動(dòng)輸入該溫度。但是,由于pH值高度依賴于被測(cè)系統(tǒng)的溫度,因此使用探頭測(cè)量當(dāng)前溫度幾乎總是更好的選擇。

 

06 更換周期


是否有一個(gè)較舊的pH探頭,其測(cè)量速度或準(zhǔn)確性已大不如前?因?yàn)樵O(shè)備的功能端是一種消耗品,所以pH探頭需要定期更換。一旦pH探頭的外層使用了一段時(shí)間,其表面就會(huì)出現(xiàn)微小裂縫,使系統(tǒng)“短路”,導(dǎo)致讀數(shù)不正確。此外,任何電極中的填充溶液,無論是凝膠填充還是液體填充,使用壽命都是有限的。一旦pH探頭失效,就必須更換探頭,以重新獲得良好的pH讀數(shù)。大多數(shù)實(shí)驗(yàn)室pH探頭的使用壽命約為一年左右,具體取決于存儲(chǔ)條件、維護(hù)和應(yīng)用的嚴(yán)格程度。


07 應(yīng)用


YSI提供的pH探頭種類繁多,我們?yōu)閷?shí)驗(yàn)室電極提供了便捷的電極選擇指南和電極應(yīng)用指南。這些指南將幫助您選擇適合pH測(cè)量應(yīng)用的探頭。


 

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