1、主講主講: :卞在雄卞在雄內容導覽內容導覽PHPH計工作原理計工作原理PHPH計校正方法計校正方法PHPH計保養及注意事項計保養及注意事項PH計概念計概念什么是什么是PH計計 pH計計，又稱，又稱酸度計酸度計，是用來測定溶液，是用來測定溶液pH的的一種儀器。一種儀器。酸度計酸度計是利用溶液的電化學性是利用溶液的電化學性質測量氫離子濃度，用來確定溶液酸堿度質測量氫離子濃度，用來確定溶液酸堿度的一種傳感器。的一種傳感器。PH計廣泛應用于工業、農計廣泛應用于工業、農業、科研、環保等領域業、科研、環保等領域 。 PHPH計的種類計的種類PH計的種類有哪些？計的種類有哪些？主要有臺式酸度計（工業在線酸度

2、計主要有臺式酸度計（工業在線酸度計PH計）計）、便攜式便攜式PH計計、筆式酸度計三大類別。筆式酸度計三大類別。 PH值值PH值是怎么定義的？值是怎么定義的？ pH值被定義為氫離子濃度的對數的負值。值被定義為氫離子濃度的對數的負值。通常通常pH值的范圍是為值的范圍是為014。25中性水中性水的的pH值為值為7，pH值小于值小于7的溶液為酸性，的溶液為酸性，pH值大于值大于7為堿性。為堿性。 PHPH計工作原理計工作原理PH計的工作原理是怎樣的？計的工作原理是怎樣的？ 酸度計酸度計是利用化學上的原電池的原理工是利用化學上的原電池的原理工作的。原電池的兩個電極間的電動勢作的。原電池的兩個電極間的電動

3、勢不僅與電極的自身屬性有關，還與溶不僅與電極的自身屬性有關，還與溶液里的氫離子的濃度有關，因此電動液里的氫離子的濃度有關，因此電動勢和氫離子的濃度有一個對應關系。勢和氫離子的濃度有一個對應關系。 離子活度離子活度是指電解質溶液中參與電化學是指電解質溶液中參與電化學反應的離子的有效濃度。離子活度（反應的離子的有效濃度。離子活度（ ）和濃度（和濃度（c c）之間存在定量的關系，其）之間存在定量的關系，其表達式為：表達式為：=c=c式中：式中： 為離子的活為離子的活度；度； 為離子的活度系數；為離子的活度系數；c c為離子的為離子的濃度。濃度。 通常小于通常小于1 1，在溶液無限稀時，在溶液無限稀時

4、離子間相互作用趨于零，此時活度系離子間相互作用趨于零，此時活度系數趨于數趨于1 1，活度等于溶液的實際濃度。，活度等于溶液的實際濃度。一般在水溶液中一般在水溶液中H H離子的濃度非常小，離子的濃度非常小，所以所以H H離子的活度基本和其濃度相等。離子的活度基本和其濃度相等。根據根據能斯特方程能斯特方程，離子活度與電極電，離子活度與電極電位成正比，因此可對溶液建立起電極位成正比，因此可對溶液建立起電極電位與活度的關系曲線，此時測定了電位與活度的關系曲線，此時測定了電位，即可確定離子活度，所以實際電位，即可確定離子活度，所以實際上我們是通過測量電位來計算上我們是通過測量電位來計算H H離子的離子的

5、濃度的。濃度的。 PHPH計工作原理計工作原理能斯特方程：公式中：E電位 ; E0電極的標準電壓; R氣體常數（8.31439焦耳/摩爾和） T開氏絕對溫度（例：20相當于（273.15+20）293.15開爾文） F法拉弟常數（96493庫化/當量） n被測離子的化合價（銀=1，氫=1） ln（aMe）離子活度aMe的對數 在水溶液中氫核基本不以自由態存在，實際的情況是：H2O+ H2O=H3O+ + OH，自由態的H離子基本可以忽略，水溶液中H3O+（水合氫離子）的濃度基本上和H離子濃度相等，所以，上式通常簡化為：H2O=H+ + OH 在25的純水中，僅有微量的水發生電離，進過測量此時的

6、H離子和OH離子的濃度為107mol/l，水的離子積KW為：KW=KH2O KW = H3O+* OH=107*107=1014mol/l(25) 在同一溫度下，水的離子積為一常數，比如在25是，水的離子計總為1014mol/l，比如：如果這是H+的濃度為103mol/l，那么OH的濃度就是1011mol/l。當溶液中的H+離子濃度大于 OH離子濃度時，我們稱其為酸性溶液，當H+離子濃度小于 OH離子濃度時我們稱其堿性溶液。實際使用中，離子濃度很小，為了避免使用中的不便，1909年生物學家澤倫森年建議將此不便使用的數值用對數代替，并定義為“pH值”。數學上定義pH值為氫離子濃度的常用對數負值。

7、因此，PH值以H離子濃度以10為底的負對數值。PHPH計的組成計的組成PH計由三個部件構成，簡單的說就是電極和電計組成的。計由三個部件構成，簡單的說就是電極和電計組成的。 參比電極參比電極的基本功能是維持一個恒定的電位，作為測量各種偏離電位的基本功能是維持一個恒定的電位，作為測量各種偏離電位的對照。銀的對照。銀-氧化銀電極是目前氧化銀電極是目前pH中最常用的參比電極。中最常用的參比電極。 玻璃電極玻璃電極的功能是建立一個對所測量溶液的氫離子活度發生變化作出反應的的功能是建立一個對所測量溶液的氫離子活度發生變化作出反應的電位差。把對電位差。把對pH敏感的電極和參比電極放在同一溶液中，就組成一個原

8、電池，敏感的電極和參比電極放在同一溶液中，就組成一個原電池，該電池的電位是玻璃電極和參比電極電位的代數和。該電池的電位是玻璃電極和參比電極電位的代數和。E電池電池E參比參比+E玻璃，玻璃，如果溫度恒定，這個電池的電位隨待測溶液的如果溫度恒定，這個電池的電位隨待測溶液的pH變化而變化，而測量變化而變化，而測量pH計計中的電池產生的電位是困難的，因其電動勢非常小，且電路的阻抗又非常大中的電池產生的電位是困難的，因其電動勢非常小，且電路的阻抗又非常大1100M；因此，必須把信號放大，使其足以推動標準毫伏表或毫安表。；因此，必須把信號放大，使其足以推動標準毫伏表或毫安表。電流計的功能就是將原電池的電位

9、放大若干倍，放大了的信號通過電表顯示出，電表指針偏轉的程度表示其推動的信號的強度，為了使用上的需要，pH電流表的表盤刻有相應的pH數值；而數字式pH計則直接以數字顯出pH值。 1）一個參比電極；）一個參比電極； 2）一個玻璃電極；）一個玻璃電極； 3）一個電流計。）一個電流計。電極電極 A、參比電極：、參比電極： 對溶液中氫離子活度無響應，具有已知和恒定的電極電位的電極稱為參比電極。對溶液中氫離子活度無響應，具有已知和恒定的電極電位的電極稱為參比電極。參比電極有硫酸亞汞電極、甘汞電極和銀參比電極有硫酸亞汞電極、甘汞電極和銀/氯化銀電極等幾種。最常用的是甘汞電氯化銀電極等幾種。最常用的是甘汞電極

10、和銀極和銀/氯化銀電極。氯化銀電極。 B、玻璃電極：由玻璃支桿、玻璃膜、內參比溶液、內參比電極、電極帽、電線、玻璃電極：由玻璃支桿、玻璃膜、內參比溶液、內參比電極、電極帽、電線等組成。玻璃支桿；玻璃膜：由特殊成份組成的對氫離子敏感的玻璃膜組成。等組成。玻璃支桿；玻璃膜：由特殊成份組成的對氫離子敏感的玻璃膜組成。玻璃膜一般呈球泡狀；球泡內充入內參比溶液（中性磷酸鹽和氯化鉀的混合溶玻璃膜一般呈球泡狀；球泡內充入內參比溶液（中性磷酸鹽和氯化鉀的混合溶液）；插入內參比電極（一般用銀液）；插入內參比電極（一般用銀/氯化銀電極），用電極帽封接引出電線，裝氯化銀電極），用電極帽封接引出電線，裝上插口，就成為

11、一支上插口，就成為一支pH指示電極。市場銷售的最常用的指示電極是指示電極。市場銷售的最常用的指示電極是231玻璃玻璃pH電極。電極。C、復合電極：、復合電極：(我們用的我們用的E-201-C) 外殼為塑料的就稱為塑殼外殼為塑料的就稱為塑殼pH復合電極。外殼為玻璃的就稱為玻璃復合電極。外殼為玻璃的就稱為玻璃pH復合電極。復合電極。pH復合電極的結構主要由電極球泡、玻璃支持桿、內參比電極、內參比溶液、外復合電極的結構主要由電極球泡、玻璃支持桿、內參比電極、內參比溶液、外殼、外參比電極、外參比溶液、液接界、電極帽、電極導線、插口等組成。殼、外參比電極、外參比溶液、液接界、電極帽、電極導線、插口等組成

12、。復合電極的組成復合電極的組成 電極球泡：它是由具有氫功能的鋰玻璃熔融吹制而成，呈球電極球泡：它是由具有氫功能的鋰玻璃熔融吹制而成，呈球形，膜厚在形，膜厚在0.10.2mm左右，電阻值左右，電阻值250兆歐兆歐25。 玻璃支持管：是支持電極球泡的玻璃管體玻璃支持管：是支持電極球泡的玻璃管體,由電絕緣性優良由電絕緣性優良的鉛玻璃制成，其膨脹系數應與電極球泡玻璃一致。的鉛玻璃制成，其膨脹系數應與電極球泡玻璃一致。 內參比電極：為銀內參比電極：為銀/氯化銀電極，主要作用是引出電極電位，氯化銀電極，主要作用是引出電極電位，要求其電位穩定，溫度系數小。要求其電位穩定，溫度系數小。 內參比溶液：零電位為內

13、參比溶液：零電位為7pH的內參比溶液，是中性磷酸鹽和的內參比溶液，是中性磷酸鹽和氯化鉀的混合溶液，玻璃電極與參比電極構成電池建立零電位氯化鉀的混合溶液，玻璃電極與參比電極構成電池建立零電位的的pH值，主要取決于內參比溶液的值，主要取決于內參比溶液的pH值及氯離子濃度。值及氯離子濃度。 電極塑殼：電極塑殼是支持玻璃電極和液接界，盛放外參電極塑殼：電極塑殼是支持玻璃電極和液接界，盛放外參比溶液的殼體，由聚碳酸酯塑壓成型。比溶液的殼體，由聚碳酸酯塑壓成型。 外參比電極：為銀外參比電極：為銀/氯化銀電極，作用是提供與保持一個固氯化銀電極，作用是提供與保持一個固定的參比電勢，要求電位穩定，重現性好，溫度

14、系數小。定的參比電勢，要求電位穩定，重現性好，溫度系數小。 外參比溶液：為外參比溶液：為3.3mol/L的氯化鉀凝膠電解質，不易流失，的氯化鉀凝膠電解質，不易流失，無需添加。無需添加。 砂芯液接界：液接界是構通外參比溶液和被測溶液的連接砂芯液接界：液接界是構通外參比溶液和被測溶液的連接部件，要求滲透量穩定。部件，要求滲透量穩定。 電極導線：為低噪音金屬屏蔽線，內芯與內參比電極連接，電極導線：為低噪音金屬屏蔽線，內芯與內參比電極連接，屏蔽層與外參比電極連接。屏蔽層與外參比電極連接。PHPH緩沖溶液的配置緩沖溶液的配置pH4pH4：鄰苯二甲酸氫鉀溶液；：鄰苯二甲酸氫鉀溶液；4.003pH;4.00

15、3pH;pH7pH7：磷酸二氫鉀和磷酸氫二鈉混合鹽溶液；：磷酸二氫鉀和磷酸氫二鈉混合鹽溶液；6.864 pH;6.864 pH;pH9pH9：硼砂溶液；：硼砂溶液；9.182 pH9.182 pHpH4：精密稱取在：精密稱取在1155干燥干燥23小時的鄰苯二甲酸氫小時的鄰苯二甲酸氫鉀鉀KHC8H4O410.12g，加水使溶解并稀釋至，加水使溶解并稀釋至1000ml。 pH7：精密稱取在：精密稱取在1155干燥干燥23小時的無水磷酸氫二鈉小時的無水磷酸氫二鈉4.303g與與磷酸二氫鉀磷酸二氫鉀1.179g，加水使溶解并稀釋至，加水使溶解并稀釋至1000ml。另補充：磷酸鹽標。另補充：磷酸鹽標準緩

16、沖液準緩沖液(pH6.8) 精密稱取在精密稱取在1155干燥干燥23小時的無水磷酸氫二小時的無水磷酸氫二鈉鈉3.533g與磷酸二氫鉀與磷酸二氫鉀3.387g，加水使溶解并稀釋至，加水使溶解并稀釋至1000ml。 pH9：精密稱取硼砂：精密稱取硼砂Na2B4O710H2O3.80g(注意：避免風化注意：避免風化)，加水，加水使溶解并稀釋至使溶解并稀釋至1000ml，置聚乙烯塑料瓶中，密塞，避免與空氣中二，置聚乙烯塑料瓶中，密塞，避免與空氣中二氧化碳接觸。氧化碳接觸。注:加水都是用的去離子水何如配置何如配置PH緩沖溶液？緩沖溶液？步驟步驟:PHPH計的校正計的校正PH計校正步驟/方法有哪些? 對于

17、測量精度在對于測量精度在0.1pH以下的樣品，可以采用一點校準方法調整儀器，一般選用以下的樣品，可以采用一點校準方法調整儀器，一般選用pH6.86或或pH7.00標準緩沖液。有些儀器本身精度只標準緩沖液。有些儀器本身精度只0.2pH或或0.1pH，因此儀器只設，因此儀器只設有一個有一個“定位定位”調節旋鈕。具體操作步驟如下：調節旋鈕。具體操作步驟如下：測量標準緩沖液溫度，查表確定該溫度下的測量標準緩沖液溫度，查表確定該溫度下的pHs值，將溫度補償旋鈕調節到該溫值，將溫度補償旋鈕調節到該溫度下度下用純水沖洗電極并甩干用純水沖洗電極并甩干將電極浸入緩沖溶液晃動后靜止放置，待讀數穩定后，調節定位旋鈕

18、使儀器顯示將電極浸入緩沖溶液晃動后靜止放置，待讀數穩定后，調節定位旋鈕使儀器顯示該標準溶液的該標準溶液的pHs值。值。取出電極沖洗并甩干取出電極沖洗并甩干測量樣品溫度，并將測量樣品溫度，并將pH計溫度補償旋鈕調節至該溫度值計溫度補償旋鈕調節至該溫度值將電極浸入樣品溶液，晃動后靜止放置，顯示穩定后讀數。將電極浸入樣品溶液，晃動后靜止放置，顯示穩定后讀數。其他校準方法：其他校準方法： 取下保護套；先用蒸餾水清洗取下保護套；先用蒸餾水清洗PH計的電極，并用濾紙將附在電極計的電極，并用濾紙將附在電極上的水分吸干；接通位于電池倉上的開關；將上的水分吸干；接通位于電池倉上的開關；將PH計電極插入被測液體，

19、直到液體計電極插入被測液體，直到液體浸到略低于浸到略低于“浸沒線浸沒線”，條件允許，可使溶液浸到略高于，條件允許，可使溶液浸到略高于“浸沒線浸沒線”的位置；輕的位置；輕輕地攪拌溶液待數值穩定后，讀取顯示值；使用完畢，清洗電極，關掉開關，套輕地攪拌溶液待數值穩定后，讀取顯示值；使用完畢，清洗電極，關掉開關，套上保護套上保護套.PHS-2F數字式酸度計數字式酸度計一、校準及使用方法一、校準及使用方法 接通電源開關，置選擇旋鈕與接通電源開關，置選擇旋鈕與“PH”檔，使儀器預熱檔，使儀器預熱10分鐘。現在使用儀器兩點標定分鐘。現在使用儀器兩點標定法進行標定，法進行標定， (PH=6.86， PH=4,

20、或或 PH=9.18)步驟如下：步驟如下： 1.旋轉旋轉“溫度溫度”調節器，使儀器的指示值為調節器，使儀器的指示值為25，將，將“斜率斜率”調到最大（調節器順時針到調到最大（調節器順時針到底）底）2.把電極插入已知把電極插入已知PH=6.86的緩沖溶液，調節的緩沖溶液，調節 “定位定位”調接器調接器,使溶液指示值為該緩沖溶使溶液指示值為該緩沖溶液所在溫度相應的液所在溫度相應的PH值值PH=6.86（2-3個月就會有變質沉淀個月就會有變質沉淀）3.用蒸餾水清洗電極用蒸餾水清洗電極,并用濾紙吸干并用濾紙吸干,把電極插入另一只已知把電極插入另一只已知PH緩沖溶液緩沖溶液PH=9.18并搖動使并搖動使

21、溶液均勻溶液均勻. 旋轉旋轉“斜率斜率”調節器調節器,使儀器的指示值為溶液所在溫度相應的使儀器的指示值為溶液所在溫度相應的PH值值PH=9.184.測量水樣的測量水樣的PH值時，先測量水樣的溫度，把值時，先測量水樣的溫度，把“儀器指示的溫度儀器指示的溫度”調到與水樣溫度一致，調到與水樣溫度一致，用待測水樣沖洗電極，把電極插入待測水樣中，緩慢攪動使溶液均勻后讀出該水樣的用待測水樣沖洗電極，把電極插入待測水樣中，緩慢攪動使溶液均勻后讀出該水樣的PH值。值。(用復合電極，攪晃動幾下，因為球泡和塑殼之間會有一個小小的空腔，電極浸入溶液后用復合電極，攪晃動幾下，因為球泡和塑殼之間會有一個小小的空腔，電極

22、浸入溶液后有時空腔中的氣體來不及排除會產生氣泡，使球泡或液接界與溶液接觸不良，因此必須用力攪拌有時空腔中的氣體來不及排除會產生氣泡，使球泡或液接界與溶液接觸不良，因此必須用力攪拌晃動以排除氣泡。電極上面的小橡皮塞拔下，以維持管內足夠的液位壓差晃動以排除氣泡。電極上面的小橡皮塞拔下，以維持管內足夠的液位壓差 ）5.如遇到下列情況之一，如遇到下列情況之一，PH檢測儀器則需要重新標定：檢測儀器則需要重新標定：電極在空氣中暴露過久，如半小時以上時電極在空氣中暴露過久，如半小時以上時. 定位或斜率調節器被誤動；定位或斜率調節器被誤動；測量過酸（測量過酸（pH2）或過堿（）或過堿（pH12）的溶液后；）的

23、溶液后；換過電極后；換過電極后；1.電極在測量前必須用已知電極在測量前必須用已知pH值的標準緩沖溶液進行定位校準，為取得更正確的結果，值的標準緩沖溶液進行定位校準，為取得更正確的結果，已知已知pH值要可靠，而且其值要可靠，而且其pH值愈接近被測值愈好。值愈接近被測值愈好。2.取下帽后要注意，在塑料保護柵內的敏感玻璃泡不與硬物接觸，任何破損和擦毛都取下帽后要注意，在塑料保護柵內的敏感玻璃泡不與硬物接觸，任何破損和擦毛都會使電極失效。會使電極失效。3.測量完畢，不用時應將電極保護帽套上，帽內應放少量補充液，以保持電極球泡的測量完畢，不用時應將電極保護帽套上，帽內應放少量補充液，以保持電極球泡的濕潤

24、。濕潤。 4.復合電極的外參比補充液為復合電極的外參比補充液為3M氯化鉀溶液（附件有：內裝氯化鉀溶液（附件有：內裝3M氯化鉀小瓶一只，只氯化鉀小瓶一只，只需加入需加入60ml蒸餾水搖勻，此溶液即為外參比補充液），補充液可以從上端小孔加蒸餾水搖勻，此溶液即為外參比補充液），補充液可以從上端小孔加入。入。 5.電極的引出端，必須保持清潔和干燥，絕對防止輸出兩端短路，否則將導至測量結電極的引出端，必須保持清潔和干燥，絕對防止輸出兩端短路，否則將導至測量結果失準或失效。果失準或失效。 6.電極避免長期浸在蒸餾水中或蛋白質和酸性氟化物溶液中，并防止有機硅油脂接觸。電極避免長期浸在蒸餾水中或蛋白質和酸性氟

25、化物溶液中，并防止有機硅油脂接觸。7.電極經長期使用后，如發現梯度略有降低，則可把電極下端浸泡在內電極經長期使用后，如發現梯度略有降低，則可把電極下端浸泡在內4%HF（氫氟（氫氟酸）中酸）中3-5秒鐘，用蒸餾水洗凈，然后在氯化氫（秒鐘，用蒸餾水洗凈，然后在氯化氫（HCl=0.1mol/L）溶液中浸泡）溶液中浸泡24小小時左右，使之復新。時左右，使之復新。8.被測溶液中如含有易污染敏感球泡或堵塞液接界的物質，而使電極鈍化，其現象是被測溶液中如含有易污染敏感球泡或堵塞液接界的物質，而使電極鈍化，其現象是敏感梯度降低，或讀數不準。如此，則應根據污染物質的性質，以適當溶液清洗，敏感梯度降低，或讀數不準

26、。如此，則應根據污染物質的性質，以適當溶液清洗，使之復新。使之復新。 二、保養及注意事項二、保養及注意事項PHS-2F數字式酸度計數字式酸度計注意事項注意事項9、電極為什么需要浸泡？、電極為什么需要浸泡？ pHpH電極使用前必須浸泡，因為電極使用前必須浸泡，因為pHpH球泡是一種特殊的玻璃膜，在玻璃膜球泡是一種特殊的玻璃膜，在玻璃膜表面有一很薄的水合凝膠層，它只有在充分濕潤的條件下才能與溶液中的表面有一很薄的水合凝膠層，它只有在充分濕潤的條件下才能與溶液中的H+H+離子有良好的響應。同時，玻璃電極經過浸泡，可以使不對稱電勢大離子有良好的響應。同時，玻璃電極經過浸泡，可以使不對稱電勢大大下降并趨

27、向穩定。大下降并趨向穩定。pHpH玻璃電極一般可以用蒸餾水（不能長期浸泡）或玻璃電極一般可以用蒸餾水（不能長期浸泡）或pH4pH4緩沖溶液浸泡。通常使用緩沖溶液浸泡。通常使用pH4pH4緩沖液（緩沖液（4.004.00一包緩沖液稀至一包緩沖液稀至250ML250ML純純水，再加水，再加56mgKCL56mgKCL，加熱使溶解）更好一些，浸泡時間，加熱使溶解）更好一些，浸泡時間8 8小時至小時至2424小時小時或更長，根據球泡玻璃膜厚度、電極老化程度而不同。或更長，根據球泡玻璃膜厚度、電極老化程度而不同。1010、避免接觸強酸強堿或腐蝕性溶液，如果測試此類溶液，應盡量減少浸入、避免接觸強酸強堿或腐蝕性溶液，如果測試此類溶液，應盡量減少浸入時間，用后仔細清洗干凈。時間，用后仔細清洗干凈。1111、盡量避免在無水乙醇、重鉻酸鉀、濃硫酸等脫水性介質中使用，它們會、盡量避免在無水乙醇、重鉻酸鉀、濃硫酸等脫水性介質中使用，它們會損壞球泡表面的水合損壞球泡表面的水合凝膠層。凝膠層。12、不能長期浸泡中性或堿性緩沖溶液中，會使、不能長期浸泡中性或堿性緩沖溶液中，會使PH玻璃摸響應遲鈍