梅特勒pH-理論和應(yīng)用

pH測量的理論和實踐主講人；謝國軍議程pH理論電極分類電極安裝維護保養(yǎng)故障排除效驗方法pH值的定義溶液中氫離子活度的負(fù)對數(shù)。pH=-logaH+aH+氫離子活度，與氫離子濃度和溶液溫度有關(guān)。即aH+=f（[H+],T）酸和堿的電離酸-溶于水提供H+離子 HCl H++Cl-堿-溶于水提供OH-離子NaOH Na++OH-pH_測量原理pH及ORP的測量是根據(jù)測量電極與參比電極組成的工作電池在溶液中測得的電位差，利用待測溶液的pH值和ORP值與工作電池的電勢大小之間的線性關(guān)系，再通過電位計轉(zhuǎn)換成pH或mV單位數(shù)值來實現(xiàn)測定。

測量電極：對溶液pH值/ORP值變化敏感參比電極：恒定電位原理_ORP測量電極E=EpH---Ereference原理_pH測量電極E=EpH---Ereference原理_pH_參比極結(jié)構(gòu)E=Eo+2.3logaCl-；Cl-很大且穩(wěn)定，因此E就恒定因無法單獨測量玻璃電極的電勢，因此還需另一支電極即參比電極。這支電極的電勢必須與被測樣品溶液的性質(zhì)無關(guān)。電極的外殼是玻璃管，里面套一根小玻璃管，其頂部伸出電極引線，引線的下端浸沒在汞中，汞的下端有糊狀甘汞，汞和甘汞用棉花堵住，只有離子才能通過，而汞和甘汞不會漏失，小管和大管之間充滿KCl溶液，末端用多孔陶瓷滲入到溶液中，實現(xiàn)電極引線與溶液間的電導(dǎo)通。銀絲AgCl棉花不含AgCl的參比電解質(zhì)玻璃管銀離子捕捉阱隔膜沒有AgCl、Ag2S沉淀不含銀離子的電解液RTF原理_pH_測量極結(jié)構(gòu)pH玻璃膜電極：SiO2基質(zhì)中加入Na2O、Li2O和CaO燒結(jié)而成的特殊玻璃膜。內(nèi)充0.1mol/LHCl溶液，敏感膜厚度約為0.10mm。再插入一根AgCl-Ag電極作內(nèi)參比電極。水浸泡后，表面的Na+與水中的H+交換，表面形成水合硅膠層。原理_pH_敏感膜結(jié)構(gòu)H+OH-++++++------酸性堿性玻璃膜玻璃敏感膜(0.2-0.5mm)膠層約0.1mm正電荷負(fù)電荷內(nèi)參比液玻璃上的H+與溶液中H+發(fā)生離子交換而產(chǎn)生相界電位:E內(nèi)與E外。E膜=E外-E內(nèi)=0.059lg(a1/a2）

a1、a2分別表示外部試液和電極內(nèi)參比溶液的H+活度；

a’1、a’2

分別表示玻璃膜外、內(nèi)水合硅膠層表面的H+活度為什么要清洗電極？電位的改變直接影響電極的測量表現(xiàn)

-只要沒有電位的改變，電極的表現(xiàn)也不會變E2

和E3是首先被污染物影響的電位

-過程中的污垢改變了一個或多個電位敏感部分的有效的清洗可以避免電位的快速改變污垢會引起pH電極讀數(shù)錯誤。UE2E3E1參比電解液E6E5E4內(nèi)緩沖液提高測量準(zhǔn)確度，延長電極壽命pH復(fù)合電極包括 ........玻璃電極 ..…參比電極玻璃電極和參比電極之間的電勢差與溶液的pH值有關(guān)。利用對溶液pH值/ORP值變化敏感的測量電極和有恒定電位的參比電極所組成的工作電池來測量電勢，從而利用待測溶液的pH值和ORP值與工作電池的電勢大小之間的線性關(guān)系（如對pH值有能斯特公式：E=E0–0.059×pH）來實現(xiàn)測定。復(fù)合pH電極結(jié)構(gòu)隔膜敏感膜參比電極測量電極/溫度加液孔外參比液內(nèi)參比液參比電極測量電極接頭隔膜敏感膜參比電極測量電極/溫度加液孔參比液內(nèi)參比液測量電極吹泡泡pH/ORP測量系統(tǒng)包括變送器電纜線護套pH復(fù)合電極pH電極的理論核心—能斯特方程E0=標(biāo)準(zhǔn)電位R=氣體常數(shù)

T=溫度°KF=法拉第常數(shù)例子：在25℃計算斜率S=2.303X8.314X298/96493=59.16mV/pH實際pH電極的工作曲線實際工作曲線-500-400-300-200-100010020030040050001234567891011121314pHmV理論工作曲線實際pH電極零點pH電極的校準(zhǔn)實際工作曲線校準(zhǔn)點1校準(zhǔn)點2兩點確定一條直線-500-400-300-200-100010020030040050001234567891011121314pHmV理論工作曲線實際pH電極零點議程pH理論電極分類電極安裝維護保養(yǎng)故障排除pH電極分類有上千個pH電極的標(biāo)號，適用于多種工業(yè)過程按參比電解液分為三類液體電極、凝膠電極、固體電極。每一類電解液有多種標(biāo)號按敏感膜分為四類普通、耐堿、低溫、耐氫氟酸按信號傳輸類型模擬信號電極和數(shù)字電極隔膜數(shù)量和類型電極長度…...我廠常用電極型號1、液體電極：HA465-50-90-S7/450/9825----十萬噸離子膜凝膠電極INPro4250/425/PT1000--曾經(jīng)二次鹽水不使用凝膠電極INPro4800/225/PT1000--鹽水二次鹽水HA405-DPA-SC-S8/120--六萬噸離子膜InPro4850i/SG/125---智能型-膜法除硝ORP(PT4805-DXK-S8/120)使用一種議程pH理論電極分類電極安裝維護保養(yǎng)故障排除安裝方式需要考慮的因素電極角度管道直徑(L=5~10d)水流方向，死角dLL電極管道護套安裝的角度側(cè)插式安裝至少和水平方向呈15o角；pH探頭尾部向下的安裝正確嗎？護套安裝的角度安裝方式安裝方式_流通池FlowPath下進上出主管道引水管電極流通池出水口進水口變送器安裝方式_外循環(huán)反應(yīng)釜泵使用場合：★后期增加測量點★罐內(nèi)溫度過高提拉式護套焊入式套管的焊接推薦采用氬弧焊電磁干擾的來源和防護電源對變送器的干擾 防護：變送器接地環(huán)境中的電磁干擾（影響電纜線） 防護：遠離干擾源（如變頻設(shè)備），用雙屏蔽電纜設(shè)備中的弱電泄漏（影響電極）防護：檢修設(shè)備、介質(zhì)接地動力電纜對pH測量的干擾pH電極的專用電纜不能和動力電纜在同一線管或橋架內(nèi)，而且二者應(yīng)離開30～50cm。否則動力電纜形成的電磁場可能對測量造成干擾。電極的準(zhǔn)備液體電極（InPro2000和465）如需加壓必須將加液孔的橡皮塞拿掉；某些凝膠電極的隔膜有白色硅膠覆蓋，必須用包裝盒內(nèi)所附的小刀把白色硅膠徹底刮去（刀尖有刮陶瓷的感覺）；觀察敏感膜球泡內(nèi)液體是否充滿；如果運輸過程中保護液干掉，應(yīng)放在相應(yīng)電解液中活化2小時。電纜線的保護電纜線傳輸高阻抗的電位差信號，應(yīng)避免受潮、機械損傷和打死折。禁止依附或纏繞在高溫管道上模擬信號電極的電纜線不可以接起來再用議程pH理論電極分類電極安裝維護保養(yǎng)故障排除維護保養(yǎng)_pHpH電極一般運輸過程都會有保護液，如果拆封時發(fā)現(xiàn)保護液干掉，最好把電極放入保護液中浸泡2小時活化，否則可能測量數(shù)據(jù)波動很大活化電極確定電極的實際工作曲線并輸入給變送器，使變送器能正確的計算出pH值使用前必須校準(zhǔn)電極維護保養(yǎng)_pHpH復(fù)合電極的儲存將電極浸泡在相應(yīng)的電解液中 不要干放電極 千萬不要放在蒸餾水中！零點（Zero）、斜率（Slope）、膜阻抗（GlassImp.）零點的表示：pH、mV， 可用范圍：6.50～7.50pH或-30～+30mV斜率的表示：mV/pH、% 可用范圍：53～63mV/pH或90%～102%表征pH電極的參數(shù)溫度如何影響pH測量?電極斜率電極使用壽命請注意保持隔膜清潔！電極的清洗一般污染：使用水、0.1MNaOH或0.1MHCl清洗電極數(shù)分鐘；油脂或有機物的污染：用丙酮或乙醇清洗電極數(shù)秒鐘pH復(fù)合電極的儲存將電極浸泡在相應(yīng)的電解液中

不要干放電極

千萬不要放在蒸餾水中！硫污染過程硫污染：S2-＋2Ag+＝Ag2S介質(zhì)電極內(nèi)部（黑色沉淀）pH電極日常維護小結(jié)正確維護確保測量的精度和穩(wěn)定性，延長電極使用壽命定期校準(zhǔn)（標(biāo)定）定期加入電解液（465和InPro2000電極）避免負(fù)壓，防止料液倒灌入?yún)⒈润w系中正確的保存電極污染物的清洗，保持隔膜清潔議程pH理論電極分類電極安裝維護保養(yǎng)故障排除現(xiàn)場測量和取樣測量主觀原因：例如儀表的校準(zhǔn)存在問題（包括在線和離線儀表），離線測量時攪拌不充分，溫度補償錯誤……客觀原因：例如取出的物料繼續(xù)反應(yīng)，物料pH值溫度系數(shù)的影響（由于在線測量溫度和離線測量溫度不同），物料pH值受流體流動的影響……現(xiàn)象-過程讀數(shù)和實驗室讀數(shù)不一致過程讀數(shù)和實驗室讀數(shù)應(yīng)同步變化取樣在線測量值pH7.01（@40℃）實驗室離線測量值pH6.85（@20℃）在線測量和取樣測量的客觀對比確認(rèn)在線和取樣測量系統(tǒng)都已正確校準(zhǔn)；檢查兩個系統(tǒng)的溫度設(shè)定是否正確；取出樣品放入燒杯；將在線電極和對比電極同時放入燒杯中測量；觀察兩個pH測量系統(tǒng)的讀數(shù)。如果兩個電極測量結(jié)果相近則說明對比結(jié)果一致在線測量系統(tǒng)問題的處理系統(tǒng)的組成：電極、電纜、變送器出現(xiàn)問題的概率：變送器電纜線電極小大如果有多套系統(tǒng)時簡單實用的處理方法：替換法常見問題－電極電極內(nèi)部短路；電極內(nèi)部斷路；隔膜堵塞；敏感膜損壞；溫度探頭壞