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pH计的原理、使用方法和维护
发布时间:2023-06-25 | 浏览次数: 248

pH计是一种常用的仪器设备,主要用来精密测量液体介质的酸碱度值,配上相应的离子选择电极也可以测量离子电极电位 mV 值,广泛应用于工业、农业、科研、环保等领域。
1.pH计测定pH值原理
pH 计是根据pH值实用定义采用氢离子选择性电极测量水溶液pH值的一种广泛使用的化学分析仪器,用电势法测量pH值。其原理是: 当一个氢离子可逆的指示电极和一个参比电极同时浸入在某一溶液中组成原电池 ( 参比电极电位原则是不变的,并应已知) ,在一定的温度下产生一个电动势,这个电动势与溶液的氢离子活度有关,而与其它离子的存在关系很小。25℃下液相中氢离子活度为1mol/kg,气相氢气压为 1.0132×105 pa (1个大气压) ,这时的氢电极被称为标准氢电极,它的电极电势为零。任何电极的电势都可以依据这个标准氢电极来度量。将待测电极与标准氢电极连接,温度控制在25℃,所测的电池电动势称为标准电极电势。

2 pH计的校正
目前大多数实验室使用的酸度计是0.01 级别的,以下主要介绍这一级别的校正。以雷磁pHS-3C 型精密酸度计,使用由玻璃电极和参比电极组合在一起的塑壳可充式复合电极为例。校正前把酸度计和仪器校正配套使用的pH标准溶液 (可用二级pH 标准物质配置的溶液) 放在室温为10~30℃,相对湿度为50%~85% 的环境下,恒温24h以上。校正主要包括电计部分和电极。
2.1pH计电计部分的校正
首先对仪器的外观进行检查,然后校正pH计电计示值部分,用酸度计检定仪或直流电位差计等标准直流电位仪器 (量程不小于1V,其准确度应高于被检电计测量准确度的5倍) 。将电位差计和酸度计电计部分连接好后,调节电位差计使其示值为零,并把电计的斜率调到*大,温度补偿器旋至25℃位置,调节定位旋钮使电计示值为pH7。用电位差计向电计输入与电计各标称 pH 值相应的电位值。根据本人的检测经验,这个电位值与 pH 值有相应的关系。
电计示值部分校正结束后,对电计输入电流进行校正,是在电计示值为pH7时,串联比1000MΩ大的电阻,得出电计的示值变化量。电计输入阻抗引起的示值误差是电位差计向电计输入354. 942mV (相当于6 pH 单位 ) 的电位值,在接通和端开1000MΩ的电阻时仪器的变化量。电计示值重复性的校正是在接通1000MΩ的电阻时电位差计向电计输入177.471mV (相当于3个pH 单位)的电位值,仪器的示值变化量即为重复性。*后校正电计温度补偿器的示值误差。可在不同的温度下向电计输入不同的电压 (相当于6个pH单位)的电位值,观察示值与13pH单位的差别。

2.2pH计电极的校正

电计部分校正符合要求后,校正电极部分,同时准备好校正时使用的蒸馏水或去离子水和滤纸等物
品。目前标准溶液有7种,在我国一般使用以下3种溶液: ①邻苯二甲酸氢钾( KHC8H4O4) 4.003pH; ② 混合磷酸盐(Na2HPO4) 6. 864pH; ③ 硼砂(Na2B4O7·10H2 O) 9.182pH ( 以上pH值在25℃时)。

在恒温时把电极用蒸馏水清洗干净,并用烧杯
装上蒸馏水,浸泡电极部分,使电极部分的残留杂质充分溶解。校正时要把仪器的斜率调到*大,并拨开电极上部的橡胶塞,使小孔露出,否则在进行校正时,会产生负压,导致溶液不能正常进行离子交换,会使测
量数据不准确。将电极从装蒸馏水的烧杯中拿出来,用滤纸把电极上残留的蒸馏水吸干。再将电极放进装有混合磷酸盐的烧杯内,等待 15min 以上,然后调整仪器上的定位旋钮,使仪器显示 6.86pH,这是先给仪器定基准点。定好基准点后把电极从装混合磷酸盐烧杯内拿出,用蒸馏水洗净电极,并放在装有蒸馏水的烧杯内,等待 3min 左右,使混合磷酸盐的残留部分溶解。稍后把电极从装蒸馏水的烧杯内拿出来,并用滤纸把电极上残留的蒸馏水吸干。然后将电极放进装有邻苯二甲酸氢钾或硼砂的溶液中。等待 15min 以上,观察仪器显示是否为 4. 00 或9. 18pH。如果不是就要调节仪器上的斜率旋钮,使仪器显示为 4.00 或 9.18pH,这就是常用的二点校正。如果需要三点校正,就将另外一种溶液,按上面的步骤多操作一遍就行。这就是酸度计的校正方法。

3.pH计电极的正确使用与保养
目前实验室使用的电极都是复合电极,其优点是使用方便,不受氧化性或还原性物质的影响,且平衡速度较快。使用时,将电极加液口上所套的橡胶套和下端的橡皮套全取下,以保持电极内氯化钾溶液的液压差。下面就把电极的使用与维护简单作一介绍:
①复合电极不用时,可充分浸泡 3mol 氯化钾溶液中。切忌用洗涤液或其他吸水性试剂浸洗。
②使用前,检查玻璃电极前端的球泡。正常情况下,电极应该透明而无裂纹; 球泡内要充满溶液,不能有气泡存在。
③测量浓度较大的溶液时,尽量缩短测量时间,
用后仔细清洗,防止被测液粘附在电极上而污染电极。
④清洗电极后,不要用滤纸擦拭玻璃膜,而应用滤纸吸干,避免损坏玻璃薄膜、防止交叉污染,影响测量精度。
⑤测量中注意电极的银—氯化银内参比电极应浸入到球泡内氯化物缓冲溶液中,避免电计显示部分出现数字乱跳现象。使用时,注意将电极轻轻甩几下。
⑥电极不能用于强酸、强碱或其他腐蚀性溶液。
⑦严禁在脱水性介质如无水乙醇、重铬酸钾等中使用。

4.标准缓冲液的配制及其保存
①pH 标准物质应保存在干燥的地方,如混合磷酸盐pH标准物质在空气湿度较大时就会发生潮解,一旦出现潮解,pH标准物质即不可使用。
②配制pH标准溶液应使用二次蒸馏水或者是去离子水。如果是用于0.1级pH计测量,则可以用普通蒸馏水。
③配制 pH 标准溶液应使用较小的烧杯来稀释,以减少沾在烧杯壁上的 pH 标准液。存放pH标准物质的塑料袋或其它容器,除了应倒干净以外,还应用蒸馏水多次冲洗,然后将其倒入配制的 pH 标准溶液中,以保证配制的pH标准溶液准确无误。
④配制好的标准缓冲溶液一般可保存2~3个月,如发现有浑浊、发霉或沉淀等现象时,不能继续使用。
⑤碱性标准溶液应装在聚乙烯瓶中密闭保存。防止二氧化碳进入标准溶液后形成碳酸,降低其pH值。

 
 
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