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pH計(jì)，是一種常用的儀器設(shè)備，主要用來(lái)精密測(cè)量液體介質(zhì)的酸堿度值，配上相應(yīng)的離子選擇電極也可以測(cè)量離子電極電位MV值，pH計(jì)被廣泛應(yīng)用于環(huán)保、污水處理、科研、制藥、發(fā)酵、化工、養(yǎng)殖、自來(lái)水等領(lǐng)域。該儀器也是食品廠、飲用水廠辦QS、HACCP認(rèn)證中的*檢驗(yàn)設(shè)備。
1.什么是pH標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液？它有哪些特點(diǎn)？
pH緩沖溶液是一種能使pH值保持穩(wěn)定的溶液。如果向這種溶液中加入少量的酸或堿，或者在溶液中的化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生少量的酸或堿，以及將溶液適當(dāng)稀釋?zhuān)@個(gè)溶液的pH值基本上穩(wěn)定不變，這種能對(duì)抗少量酸堿或大或稀釋?zhuān)?/span>pH值不變化的溶液就稱(chēng)為緩沖溶液。
pH標(biāo)準(zhǔn)緩沖液有以下特點(diǎn)：
（1）標(biāo)準(zhǔn)溶液的pH值是已知的，并達(dá)到規(guī)定的準(zhǔn)確度；
（2）標(biāo)準(zhǔn)溶液的pH值有良好的復(fù)現(xiàn)性和穩(wěn)定性，具有較大的緩沖容量，較小的稀釋值和較小的溫度系數(shù)；
（3）溶液的制備方法簡(jiǎn)單；
2.如何配制pH標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液？
對(duì)于一般pH測(cè)量，可使用成套的pH組沖試劑（可配制250mL），配制溶液時(shí)，應(yīng)使用去離子水，并預(yù)先煮沸15～30分鐘，以除去溶解的二氧化碳。剪開(kāi)塑料袋將試劑倒入燒杯中，用適量去離子水使之溶解，并沖洗包裝袋，再倒入250mL容量瓶中，稀釋至刻度，充分搖勻即可。
3. 如何正確保存和使用pH緩沖溶液？
緩沖溶液配制后，應(yīng)裝在玻璃瓶或聚乙烯瓶中（堿性pH緩沖液，如，pH=9.18、pH=10.01、pH=12.46等，應(yīng)裝在聚乙烯瓶中）瓶蓋嚴(yán)密蓋緊，在冰箱中低溫(5～10℃)保存，一般可使用六個(gè)月左右，如發(fā)現(xiàn)有混頻器濁，發(fā)霉或沉淀現(xiàn)象，不能繼續(xù)使用。使用時(shí)，應(yīng)準(zhǔn)備幾個(gè)50mL的聚乙烯小瓶，將大瓶中的組沖溶液倒入小瓶中，并在環(huán)境溫度下放置1～2個(gè)小時(shí)，等溫度平衡后再使用。使用后不得再倒入大瓶中，以免污染，瓶中的緩沖溶液在＞10℃的環(huán)境條件下可以使用2～3天，一般pH=7.00、pH=6.86、pH=14.00三種溶液使用時(shí)間可以長(zhǎng)一些， pH=9.18和pH=10.01溶液由于吸收空氣中的二氧化碳，其pH值比較容易變化。
4.pH緩沖溶液有何用途？
（1）pH測(cè)量前標(biāo)定校準(zhǔn)pH計(jì)。
（2）用以檢定pH計(jì)的準(zhǔn)確性，例如，用pH=6.86和pH=14.00，標(biāo)定pH計(jì)后，將pH電極插入pH=9.18溶液中，檢查儀器顯示值和標(biāo)準(zhǔn)溶液的pH值是否一致。
（3）在一般精度測(cè)量時(shí)檢pH計(jì)是否需要重新標(biāo)定。pH計(jì)標(biāo)定并使用后也許會(huì)產(chǎn)生漂移或變化，因此在測(cè)試前將電極插入與被測(cè)溶液比較接近的標(biāo)準(zhǔn)緩沖液中，根據(jù)誤差大小確定是否需要重新標(biāo)定。
（4）檢測(cè)pH電極的性能。
5.pH電極為何要浸泡？如何正確浸泡pH復(fù)合電極？
pH電極使用前必須浸泡，因?yàn)椋?/span>pH球泡是一種特殊的玻璃膜，在玻璃膜表有一很薄的凝膠層，它只有在充分濕潤(rùn)的條件下才能與溶液中的氫離子有良好的影響。同時(shí)，玻璃電極經(jīng)過(guò)浸泡，可以使不對(duì)稱(chēng)電勢(shì)大大下降并趨向穩(wěn)定。pH玻璃電極一般可以用蒸餾水或pH=4的緩沖溶液浸泡。通常用pH=4緩沖溶液浸泡更好上些，浸泡時(shí)間至24小時(shí)或更長(zhǎng)，根據(jù)球泡玻璃膜厚度、電極老化程度而不同。同時(shí)，參比電極的液接界也需要浸泡。因?yàn)?，如果液接界干涸?huì)使液接界電勢(shì)增大或不穩(wěn)定，參比電極的浸泡液必須和參比電極的外參比溶液一致，即，3.3mol/L KCl溶液或飽和KCl溶液，浸泡時(shí)間一般幾小時(shí)即可。
因此，對(duì)pH復(fù)合電極而言，就必須浸泡在含KCl的pH=4緩沖液中，這樣才能對(duì)玻璃球泡和液接界同時(shí)起作用。這里要特別提醒注意，因?yàn)檫^(guò)去人們使用單支的PH玻璃電極已習(xí)慣于用去離子水或pH=4組沖液浸泡，后來(lái)使用pH復(fù)合電極時(shí)依然采用這樣的浸泡方法，甚至在一些不正確的pH復(fù)合電極的使用說(shuō)明書(shū)中也會(huì)進(jìn)行這種錯(cuò)誤的指導(dǎo)。這種錯(cuò)誤的浸泡方法引起的直接后果就是使一支性能良好的pH復(fù)合電極就成一支響應(yīng)慢、精度差的電極，而且浸泡時(shí)間越長(zhǎng)性能越差，因?yàn)榻?jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間的浸泡，液接界內(nèi)部（例如，砂芯內(nèi)部）的KCl濃度已大大降低了，使液接界電勢(shì)增大和不穩(wěn)定。當(dāng)然，只要在正確的浸泡溶液中重新浸泡數(shù)小時(shí)，電極還是會(huì)復(fù)原的。
另外，pH電極也不能浸泡在中性或堿性緩沖溶液中，長(zhǎng)期浸泡在此類(lèi)溶液中會(huì)使PH玻璃膜響應(yīng)遲鈍。
正確的pH電極浸泡液的配制：取pH=4.00緩沖劑（250mL）一包，溶于250mL純水中，再加入56克分析純KCl，適當(dāng)加熱，攪拌至*溶解即成。
6. 可充式和非可充式pH復(fù)合電極有何區(qū)別？
pH復(fù)合電極外殼有塑料和玻璃的區(qū)分?？沙涫?/span>pH復(fù)合電極即在電極外殼上有一加液孔，當(dāng)電極的外參比溶液流失后，可將加液孔打開(kāi)，重新補(bǔ)充KCl溶液。而非可充式pH復(fù)合電極內(nèi)裝凝膠狀KCl，不易流失也無(wú)加液孔。
可充式pH復(fù)合電極的特點(diǎn)是參比溶液有較高的滲透速度率，液接界電位穩(wěn)定重現(xiàn)，測(cè)量精度較高。而且當(dāng)參比電極減少或受污染后可以補(bǔ)充或更換KCl溶液，但缺點(diǎn)是使用較麻煩?？沙涫?/span>pH復(fù)合電極使用時(shí)應(yīng)將加液孔打開(kāi)，以增加液體壓力，加速電極響應(yīng)，當(dāng)電介液液面低于加液孔2厘米時(shí)，應(yīng)及時(shí)補(bǔ)充新的電介液。
非可充pH復(fù)合電極的特點(diǎn)是維護(hù)簡(jiǎn)單使用方便，因此，也得到廣泛的應(yīng)用。但作為實(shí)驗(yàn)室pH電極極使用時(shí)，在長(zhǎng)期和邊續(xù)的使用條件下，液接界處的KCl濃度會(huì)減少，影響測(cè)試精度。因此非可充式pH復(fù)合電極不用時(shí)，應(yīng)浸在電極浸泡液中，這樣下次測(cè)試時(shí)電極性能會(huì)很好，而部分實(shí)驗(yàn)室pH電極都不是長(zhǎng)期和邊續(xù)的測(cè)試，因此，這種結(jié)構(gòu)對(duì)精度的影響是比較小的。而工業(yè)的pH復(fù)合電極由于對(duì)測(cè)試精度的要求比較低，所以使用方便就成為主要的選擇。
7. 如何正確使用pH復(fù)合電極？
（1） 球泡前端不應(yīng)有氣泡，如有氣泡應(yīng)用力甩去。
（2） 電極從浸泡瓶中取出后，應(yīng)在去離子水中晃動(dòng)并甩干，不要用紙巾擦拭球泡，否則由于靜電感應(yīng)電荷轉(zhuǎn)移到玻膜上，會(huì)延長(zhǎng)電勢(shì)穩(wěn)定的時(shí)間，更好的方法是使用被測(cè)溶液沖洗電極。
（3） pH復(fù)合電極插入被測(cè)溶液后，要攪拌晃動(dòng)幾下再靜止放置，這樣會(huì)加快電極的響應(yīng)。尤其使用塑殼pH復(fù)合電極時(shí)，攪拌晃動(dòng)要厲害一些，因?yàn)?，球泡和塑殼之間會(huì)有一個(gè)小小的空腔，電極浸入溶液后有時(shí)空腔中的氣體來(lái)不及排除會(huì)產(chǎn)生氣泡，使球泡或液接界與溶液接角不良，因此必須用力攪拌晃動(dòng)以排除氣泡。
（4） 在粘稠性試樣中測(cè)試之后，電極必須用去離子水反復(fù)沖洗多次，以除去粘附在玻璃膜上的試樣。有時(shí)還需先用其它試劑洗去試樣，再用水洗去溶劑，浸入浸泡液中活化。
（5） 避免接觸強(qiáng)酸強(qiáng)堿或腐蝕性溶液，如果測(cè)試此類(lèi)溶液，應(yīng)盡量減少浸入時(shí)間，用后仔細(xì)清洗干凈。
（6） 避免在無(wú)水乙醇、濃硫酸等脫水性介質(zhì)中使用，它們會(huì)損壞球泡表面的水合凝膠層。
（7） 塑殼pH復(fù)合電極的外殼材料是聚碳酸酯塑料（PC）PC塑料在有些溶劑中會(huì)溶解，如四氯化碳、三氯乙烯、四氫呋喃等，如果測(cè)試中含有以上溶劑，就會(huì)電極外殼，此時(shí)應(yīng)改用玻璃外殼的pH復(fù)合電極。
8.pH電極如何清洗？
球泡和液接界污染后先用以下溶劑清洗，再用去離子水洗去溶劑，將電極浸入浸泡液中活化。
污染物 清洗劑
無(wú)機(jī)金屬氧化物 低于1mol/L稀酸
有機(jī)油脂類(lèi)物質(zhì) 稀洗滌劑（弱酸性）
樹(shù)脂高分子物質(zhì) 稀酒精、丙酮、
蛋白質(zhì)血球沉淀物 酸性酶溶液（食母生片）
顏料類(lèi)物質(zhì) 稀漂白液、過(guò)氧化氫
9.如何修復(fù)pH電極？
pH復(fù)合電極的“損壞”，其現(xiàn)象是敏感梯度降低、響應(yīng)慢、讀數(shù)重復(fù)性差，可能由以下三種因素引起，一般客戶(hù)可以采用適當(dāng)?shù)姆椒ㄓ枰孕迯?fù)：
（1）電極球泡和液接界受污染，可以用細(xì)的毛刷、棉花或牙簽等，仔細(xì)去除污物。有些塑殼電極頭部的保護(hù)罩可以旋下，清洗就方便了，如污染嚴(yán)重，可按第8條的方法用清潔劑清洗。
（2）外參比溶液受污染，有些電極的結(jié)構(gòu)是可添加溶液的，此時(shí)，可用針筒將電極的外參比溶液抽凈，配制新的3.3mol/L或飽和KCl溶液，再加進(jìn)去，注意*、二次加進(jìn)去時(shí)再要抽出來(lái)，以便將電極內(nèi)腔清洗凈。
（3）玻璃敏感膜老化：將電極球泡用0.1mol/L稀鹽酸（9mL鹽酸用純水稀釋至100mL）浸泡24小時(shí)用純水洗凈，再用電極浸泡溶液浸泡24小時(shí)。如果鈍化比較嚴(yán)重，也可以將電極下端浸泡在45的氫氟酸溶液中3～5秒鐘（溶液配制：4mL氫氟酸用純水稀釋至100mL），用純水洗凈，然后，在電極浸泡溶液中浸泡24小時(shí)，使其恢復(fù)性能。
10. 什么是pH計(jì)的一點(diǎn)校準(zhǔn)？
任何一種pH計(jì)都必須經(jīng)過(guò)pH標(biāo)準(zhǔn)溶液的校準(zhǔn)后才可測(cè)量樣品的pH值，對(duì)于測(cè)量精度在0.1，pH以下的樣品，可以采一點(diǎn)校準(zhǔn)方法調(diào)整儀器，一般選用pH=6.86或pH=7.00標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液。有些儀器本身只0.2pH或0.1pH，因此儀器只設(shè)有一個(gè)定位調(diào)節(jié)旋扭，具體操作步聚如下：
（1）測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)緩沖液溫度，查表確定該溫度下的pH值，將溫度補(bǔ)嘗旋鈕調(diào)節(jié)至該溫度下；
（2）用純水沖洗電極并甩干；
（3）將電極浸入緩沖溶液晃動(dòng)后靜止放置，待讀數(shù)穩(wěn)定后，調(diào)節(jié)定位旋鈕使儀器顯示該標(biāo)準(zhǔn)溶液的pH值；
（4）取出電極沖洗并甩干；
（5）測(cè)量樣呂溫度，并將pH計(jì)溫度補(bǔ)償旋鈕調(diào)節(jié)至該溫度值；
（6）將電極浸入樣品溶液，晃動(dòng)后靜止放置，顯示穩(wěn)定后讀數(shù)。
11. 什么是pH計(jì)的二點(diǎn)校準(zhǔn)?
對(duì)于精密級(jí)的pH計(jì)，除了設(shè)有“定位”和“溫度補(bǔ)償”調(diào)節(jié)外，還設(shè)電極“斜率”調(diào)節(jié)，它就需要用二種標(biāo)準(zhǔn)緩沖液進(jìn)行校準(zhǔn)。一般先以pH=6.86或pH=7.00進(jìn)行“定位”校準(zhǔn)，然后根據(jù)測(cè)試溶液的酸堿情況，選用pH=4.00（酸性）或pH=9.18或pH=10.01(堿性)緩沖溶液進(jìn)行“斜率校正，具體操作步聚為：
（1）電極極洗凈并甩干，浸入pH=6.86或pH=7.00標(biāo)準(zhǔn)溶液中，溫度補(bǔ)償旋鈕置于溶液溫度處。待示值穩(wěn)定后，調(diào)節(jié)定位旋鈕使儀器示值為標(biāo)準(zhǔn)溶液的pH值。
（2）取出電極洗凈并甩干，浸入第二種標(biāo)準(zhǔn)溶液。待示值穩(wěn)定后，調(diào)節(jié)儀器斜率旋鈕，使儀器的示值為第二種標(biāo)準(zhǔn)溶液的pH值。
（3）電極極洗凈并甩干，再浸入pH6.86或pH7.00標(biāo)準(zhǔn)溶液中，如果誤差超過(guò)0.02pH，則重復(fù)第（1），（2）步聚。直至在二種標(biāo)準(zhǔn)溶液中不需要調(diào)節(jié)旋鈕都能顯示正確的PH值。
（4） 取出電極洗凈并甩干，將pH溫度補(bǔ)償旋鈕調(diào)節(jié)至樣品溫度，將電極浸入樣品溶液，晃動(dòng)后靜止放置，顯示穩(wěn)定后讀數(shù)。
12. 溫度對(duì)pH精度測(cè)量有多大影響？
對(duì)pH電極，溫度影響每一個(gè)pH為0.003pH/℃，例如，一個(gè)0.2級(jí)的pH計(jì)，在30℃pH緩沖液中進(jìn)行校準(zhǔn)，然后測(cè)試60℃的溶液(假定溶液的pH范圍在pH6～8之間與pH7.00相差一個(gè)pH單位)，則溫度影響的zui大誤差就是30×0.003=0.09pH。如果是3個(gè)pH單位(在pH4～10范圍內(nèi))，zui大誤差就是0.27pH，從中可以看出溫度對(duì)pH的影響是很大的。當(dāng)然，我們也可以從中得出結(jié)論，為了減少溫度對(duì)pH測(cè)量的誤差，我們?cè)撟⒁庖韵氯c(diǎn)：
（1） 盡量選擇接近被測(cè)溶液pH值的緩沖溶液校準(zhǔn)pH計(jì)。
（2）盡量使校準(zhǔn)溶液的溫度與被測(cè)溶液的溫度一致或接近。
（3）應(yīng)該選擇有溫度補(bǔ)償?shù)?/span>pH計(jì)。
精度高于0.1pH的pH計(jì)都有溫度補(bǔ)償調(diào)節(jié)，而0.2級(jí)的pH計(jì)就不帶有溫度補(bǔ)償。有些0.2級(jí)的pH計(jì)也號(hào)稱(chēng)有0.1級(jí)的精度，其實(shí)這是不可能的，有人是將分辨率0.1pH和精度0.1pH這二個(gè)概念進(jìn)行了混淆。即使以一個(gè)pH單位來(lái)說(shuō)，相隔60℃的pH誤差就是0.003×60=0.18pH，因此，沒(méi)有溫度補(bǔ)償?shù)?/span>pH計(jì)，zui高的精度也只有0.2pH。
13.溫度補(bǔ)償能消除所有溫度引起的誤差嗎?
必須特別指出的是，pH計(jì)上設(shè)置的溫度補(bǔ)償，只是補(bǔ)償電極的斜率項(xiàng)（2.303RT/F）。受溫度影響的還有玻璃電極的標(biāo)準(zhǔn)電勢(shì)，液接界電勢(shì)等，它們與溫度并非成嚴(yán)格的線性關(guān)系。同時(shí)，pH電極也需要一定的時(shí)間才能達(dá)到新溫度下的平衡。因此，不管是手動(dòng)溫度補(bǔ)償還是自動(dòng)溫度補(bǔ)償，都不是很充分的。根據(jù)pH測(cè)量的操作定義，要想得到精密的測(cè)量結(jié)果，樣品溶液與標(biāo)準(zhǔn)溶液應(yīng)在相同和恒定的溫度下測(cè)量，這就是等溫測(cè)量原理。對(duì)于一般精度要求的pH測(cè)量，樣品溶液與標(biāo)準(zhǔn)溶液的溫度不同時(shí)，可使用溫度補(bǔ)償。
14．如何判斷你的pH計(jì)是否準(zhǔn)確？
有不少用戶(hù)在使用pH計(jì)時(shí)都心存疑惑，這個(gè)pH計(jì)到底準(zhǔn)不準(zhǔn)？有人以工作經(jīng)驗(yàn)來(lái)判斷，有人以pH試紙來(lái)判斷，也有人以過(guò)去使用的pH計(jì)來(lái)判斷，這些都是不可靠的。其實(shí)，*可靠和zui簡(jiǎn)單的方法就是以pH標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液來(lái)來(lái)進(jìn)行檢定。這是*的檢測(cè)標(biāo)準(zhǔn)。取三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液：pH=6.86、pH=4.00、pH=9.18(是新鮮配制并且溫度相同),以pH=6.86F進(jìn)行定位校準(zhǔn),以pH=4.00進(jìn)行斜率校準(zhǔn),然后測(cè)試pH=9.18，pH計(jì)是否準(zhǔn)確，是否合格立見(jiàn)分曉。
小結(jié)：注意事項(xiàng)
儀器在使用前必須進(jìn)行校準(zhǔn)，即，以上4～8款操作。如果儀器不關(guān)機(jī)，可以連續(xù)測(cè)定，一旦關(guān)機(jī)就要校準(zhǔn)。但12小時(shí)即使不關(guān)機(jī)也必須校準(zhǔn)一次。
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