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工業(yè)pH計(jì)電極使用中常遇見問(wèn)題分析與解決
日期：2025-01-10 16:51
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摘要：工業(yè)pH計(jì)電極使用中常遇見問(wèn)題分析與解決
工業(yè)pH計(jì)電極使用中常遇見問(wèn)題分析與解決
1、化工生產(chǎn)中，大部分反應(yīng)都是在液相中進(jìn)行，中間產(chǎn)品和*終產(chǎn)品的pH值往往是影響生產(chǎn)過(guò)程質(zhì)量的重要因素。因此，在線監(jiān)測(cè)介質(zhì)pH值對(duì)于穩(wěn)定工藝、提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低原材料消耗、減少設(shè)備腐蝕具有重要作用。工業(yè)pH計(jì)是一種連續(xù)檢測(cè)溶液pH值的儀器。其發(fā)送部分電極（工作電極和參比電極）的應(yīng)用是儀器能否獲得正確參數(shù)的關(guān)鍵。
影響電極使用的原因分析
2.1 溫度因素 2.1.1 溫度對(duì)玻璃電極的影響 1. 從原電池的電動(dòng)勢(shì)表達(dá)式可以看出，電極電位與溶液溫度成正比。在電極校準(zhǔn)的溫度范圍內(nèi)，一般可以通過(guò)溫度電極（pt100或pt1000）在轉(zhuǎn)換器反饋電路中進(jìn)行補(bǔ)償。 2、玻璃電極 具有很高的內(nèi)阻（工業(yè)玻璃電極電阻一般小于500MΩ），其大小不僅與玻璃膜的成分和厚度有關(guān)，還與溫度有關(guān)（指數(shù)關(guān)系，電阻大約增加一倍）。 3、高溫會(huì)促進(jìn)敏感玻璃膜表面水化層可溶部分的溶解，影響電極電位，造成電極老化。老化周期取決于介質(zhì)成分和溫度。在同一介質(zhì)中，假設(shè)活性循環(huán)在 25°C 時(shí)為 100%，在 80°C 時(shí)為 20%，而在 120°C 時(shí)僅為 5%。 2.1.2 溫度對(duì)參比電極的影響 1、在環(huán)境溫度較高的情況下，流動(dòng)式可充電參比電極（充滿飽和KCl溶液）內(nèi)部常有KCl結(jié)晶析出，造成參比電極液接不同的潛力。穩(wěn)定的;同時(shí)，結(jié)晶可能會(huì)堵塞電極底部的陶瓷塞，使電解液不能泄漏到測(cè)量溶液中并堵塞電通路。 2、甘汞電極易受溫度變化影響，應(yīng)避免在高溫或溫度波動(dòng)較大的介質(zhì)中使用。銀-氯化銀電極的工作溫度可以更高，穩(wěn)定性更高。 2.2 流量參比電極微滲透壓的影響參比電極底部的陶瓷塞在電路徑上產(chǎn)生中間阻抗。當(dāng)該阻抗大于 0.1MΩ 時(shí)，參比電極電位將不穩(wěn)定或漂移。非常臟的介質(zhì)會(huì)污染電極表面并可能堵塞陶瓷塞。對(duì)于流動(dòng)式參比電極，電通道的形成依賴于電極中電解液的微滲透壓，使電解液能夠滲透到測(cè)量溶液中。當(dāng)介質(zhì)壓力或濃度較高時(shí)而當(dāng)補(bǔ)液通道不暢通，或有氣泡時(shí)，可能會(huì)阻礙電解液的外滲，增加電氣通路的中間阻抗。如果介質(zhì)倒轉(zhuǎn)進(jìn)入電極，會(huì)污染鹽橋，甚至可能與電解液或內(nèi)電極發(fā)生?；瘜W(xué)反應(yīng)（例如：AgCl+硫化物→Ag2S）使電極中毒。 2.3 溶液pH值對(duì)電極的影響。玻璃電極在pH2～pH9外沒(méi)有很好的線性關(guān)系，在強(qiáng)酸溶液中容易形成大量的水合氫離子H3+O，使到達(dá)電極表面的H+數(shù)量相對(duì)減少，并且pH值增加。 .強(qiáng)堿介質(zhì)中的Na+也會(huì)參與溶液中的H+與電極水化層上的H+之間的交換過(guò)程，導(dǎo)致玻璃電極電位升高，pH值偏低。另外，在強(qiáng)氧化性介質(zhì)中，敏感玻璃膜中堿性物質(zhì)（主要是一價(jià)陽(yáng)離子）的流失會(huì)破壞水化層，造成電極中毒?？蛇x擇耐酸電極。制造過(guò)程中采用的特殊工藝措施（特殊離子添加配方）增強(qiáng)了玻璃膜的抗酸中毒能力。同時(shí)，電極的零電位對(duì)應(yīng)于pH0=2，從而可以獲得在酸范圍內(nèi)的線性。更正。 2.4 敏感玻璃膜的活性當(dāng)玻璃電極內(nèi)部溶液的pH值等于外部溶液的pH值時(shí)，玻璃膜兩側(cè)的電位差應(yīng)為零，但實(shí)際上存在不對(duì)稱電位Ea，其大小與玻璃的成分、厚度和生產(chǎn)條件有關(guān)。玻璃電極在蒸餾水或酸性溶液（0.1N稀鹽酸）中浸泡24小時(shí)后，玻璃膜表面會(huì)形成水化層，使Ea大大降低，電極處于活性狀態(tài)。此時(shí)的狀態(tài)。相應(yīng)地，當(dāng)Ea較大時(shí)，稱電極老化。為使測(cè)量準(zhǔn)確，玻璃電極在使用前應(yīng)活化，使用過(guò)程中必須定期活化。 2.5 信號(hào)線對(duì)地阻抗 電極產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)E的范圍很?。總€(gè)pH值對(duì)應(yīng)60mV）。為保證測(cè)量精度，測(cè)量系統(tǒng)的內(nèi)阻必須遠(yuǎn)大于原電池的內(nèi)阻。玻璃電極在20℃時(shí)內(nèi)阻高達(dá)100MΩ，轉(zhuǎn)換器的輸入阻抗可達(dá)1012Ω，連接電極與測(cè)量系統(tǒng)的同軸電纜也是高阻抗（大于107Ω）。如果電纜連接插頭被污染或進(jìn)水，電纜被腐蝕或損壞，阻抗降低，則信號(hào)在傳輸過(guò)程中會(huì)短路，無(wú)法正確測(cè)量。 2.6 環(huán)境磁場(chǎng)干擾 由于玻璃電極的電阻非常大，微小的電磁感應(yīng)會(huì)引起它作為電壓降添加到 E 中，導(dǎo)致測(cè)量誤差。
三、常見故障的處理方法
3.1 玻璃電極老化現(xiàn)象：響應(yīng)滯后；靈敏度下降；零漂移。處理： 1. 定期進(jìn)行電極校準(zhǔn)。 2、電極活化：可將老化電極浸入1M醋酸和1M氯化鉀的混合溶液（1：1）中，活化10分鐘后取出清洗。老化不嚴(yán)重的電極可通過(guò)將其浸入蒸餾水或0.1N稀鹽酸溶液中24小時(shí)來(lái)活化。 3.2 玻璃電極污染：靈敏度降低；測(cè)量偏差。處理方法： 1、電極上的堿性沉積物可用稀鹽酸溶液洗去，然后用蒸餾水清洗電極。 2.附著在電極上的油脂可用熱水和家用清潔劑清洗，或用紗布擦拭。 3、膠體污垢可用強(qiáng)鹽酸溶液清洗。清洗后，請(qǐng)用蒸餾水清洗電極。 4、用酸、堿溶劑或有機(jī)溶劑清洗后，應(yīng)將電極在蒸餾水中浸泡一段時(shí)間，以恢復(fù)損壞的水化層。 3.3 參比電極污染（陶瓷塞堵塞） 現(xiàn)象：測(cè)量值過(guò)高；指示不穩(wěn)定。處理方法：可以用熱水和家用清潔劑清洗；油性或堿性污垢可用有機(jī)溶劑（如酒精）或稀鹽酸溶液清洗；如果污染較重，可用軟毛刷刷洗或用濾紙條擦拭。對(duì)于非流動(dòng)電極，將電極放入 80°C 的電解液中，直到電解液冷卻。 3.4 參比電極中毒現(xiàn)象：指示錯(cuò)誤；不穩(wěn)定的指示；無(wú)法糾正。處理：如果只是參比電極中的電解液被污染，則更換電解液；如果非流動(dòng)電極或內(nèi)電極中毒，請(qǐng)更換電極。 3.5 信號(hào)線對(duì)地電阻降低（<107Ω） 現(xiàn)象：指示不穩(wěn)定，跳動(dòng)；顯示超出量程，無(wú)法測(cè)量。處理方法：更換電纜并用吹風(fēng)機(jī)吹干電纜插頭或接線盒。
4、電極實(shí)際應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)
4.1 快速判斷電極是否良好 1.玻璃電極：接上已知好的參比電極，連接轉(zhuǎn)換器，用兩種標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液測(cè)試，分別讀取mV和pH值，檢查是否為60mV/pH值。 2、參比電極：將另一個(gè)已知好的參比電極連接到轉(zhuǎn)換器上，將待測(cè)電極連接到工作電極端子（注意兩個(gè)電極必須是同一類型的參比系統(tǒng)）。兩極同時(shí)浸入緩沖液中，通過(guò)“調(diào)零”操作在轉(zhuǎn)換器上讀取穩(wěn)定的0mV（pH7）。 4.2 電極保護(hù) 1、定期校準(zhǔn)：電極在使用過(guò)程中應(yīng)定期校準(zhǔn)，以保證測(cè)量值的準(zhǔn)確性。同時(shí)通過(guò)狀態(tài)檢查可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障。校準(zhǔn)周期取決于應(yīng)用。玻璃電極不是完全能斯特響應(yīng)，用于校準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)溶液pHS應(yīng)盡可能接近測(cè)量介質(zhì)pHX。 2、定期活化：電極使用一段時(shí)間后，應(yīng)主動(dòng)取出活化，同時(shí)更換另一組電極。這樣的輪換可以延長(zhǎng)壽命，更換周期應(yīng)比老化周期少1～2個(gè)月。 3、長(zhǎng)期浸泡會(huì)使玻璃膜的可溶部分溶解，導(dǎo)致玻璃膜的氫功能降低。因此，如果玻璃電極長(zhǎng)期不使用，*好清洗后晾干保存。 4、對(duì)于老化或中毒后經(jīng)過(guò)活化處理的電極，不要在介質(zhì)環(huán)境較差、檢測(cè)要求較高的工藝條件下使用，但可用于水介質(zhì)的pH檢測(cè)，使電極充分發(fā)揮作用。利用并延長(zhǎng)其使用壽命。當(dāng)電極靈敏度低于25mV/pH時(shí)，不宜繼續(xù)使用。
影響電極使用的原因分析
2.1 溫度因素 2.1.1 溫度對(duì)玻璃電極的影響 1. 從原電池的電動(dòng)勢(shì)表達(dá)式可以看出，電極電位與溶液溫度成正比。在電極校準(zhǔn)的溫度范圍內(nèi)，一般可以通過(guò)溫度電極（pt100或pt1000）在轉(zhuǎn)換器反饋電路中進(jìn)行補(bǔ)償。 2、玻璃電極 具有很高的內(nèi)阻（工業(yè)玻璃電極電阻一般小于500MΩ），其大小不僅與玻璃膜的成分和厚度有關(guān)，還與溫度有關(guān)（指數(shù)關(guān)系，電阻大約增加一倍）。 3、高溫會(huì)促進(jìn)敏感玻璃膜表面水化層可溶部分的溶解，影響電極電位，造成電極老化。老化周期取決于介質(zhì)成分和溫度。在同一介質(zhì)中，假設(shè)活性循環(huán)在 25°C 時(shí)為 100%，在 80°C 時(shí)為 20%，而在 120°C 時(shí)僅為 5%。 2.1.2 溫度對(duì)參比電極的影響 1、在環(huán)境溫度較高的情況下，流動(dòng)式可充電參比電極（充滿飽和KCl溶液）內(nèi)部常有KCl結(jié)晶析出，造成參比電極液接不同的潛力。穩(wěn)定的;同時(shí)，結(jié)晶可能會(huì)堵塞電極底部的陶瓷塞，使電解液不能泄漏到測(cè)量溶液中并堵塞電通路。 2、甘汞電極易受溫度變化影響，應(yīng)避免在高溫或溫度波動(dòng)較大的介質(zhì)中使用。銀-氯化銀電極的工作溫度可以更高，穩(wěn)定性更高。 2.2 流量參比電極微滲透壓的影響參比電極底部的陶瓷塞在電路徑上產(chǎn)生中間阻抗。當(dāng)該阻抗大于 0.1MΩ 時(shí)，參比電極電位將不穩(wěn)定或漂移。非常臟的介質(zhì)會(huì)污染電極表面并可能堵塞陶瓷塞。對(duì)于流動(dòng)式參比電極，電通道的形成依賴于電極中電解液的微滲透壓，使電解液能夠滲透到測(cè)量溶液中。當(dāng)介質(zhì)壓力或濃度較高時(shí)而當(dāng)補(bǔ)液通道不暢通，或有氣泡時(shí)，可能會(huì)阻礙電解液的外滲，增加電氣通路的中間阻抗。如果介質(zhì)倒轉(zhuǎn)進(jìn)入電極，會(huì)污染鹽橋，甚至可能與電解液或內(nèi)電極發(fā)生?；瘜W(xué)反應(yīng)（例如：AgCl+硫化物→Ag2S）使電極中毒。 2.3 溶液pH值對(duì)電極的影響。玻璃電極在pH2～pH9外沒(méi)有很好的線性關(guān)系，在強(qiáng)酸溶液中容易形成大量的水合氫離子H3+O，使到達(dá)電極表面的H+數(shù)量相對(duì)減少，并且pH值增加。 .強(qiáng)堿介質(zhì)中的Na+也會(huì)參與溶液中的H+與電極水化層上的H+之間的交換過(guò)程，導(dǎo)致玻璃電極電位升高，pH值偏低。另外，在強(qiáng)氧化性介質(zhì)中，敏感玻璃膜中堿性物質(zhì)（主要是一價(jià)陽(yáng)離子）的流失會(huì)破壞水化層，造成電極中毒?？蛇x擇耐酸電極。制造過(guò)程中采用的特殊工藝措施（特殊離子添加配方）增強(qiáng)了玻璃膜的抗酸中毒能力。同時(shí)，電極的零電位對(duì)應(yīng)于pH0=2，從而可以獲得在酸范圍內(nèi)的線性。更正。 2.4 敏感玻璃膜的活性當(dāng)玻璃電極內(nèi)部溶液的pH值等于外部溶液的pH值時(shí)，玻璃膜兩側(cè)的電位差應(yīng)為零，但實(shí)際上存在不對(duì)稱電位Ea，其大小與玻璃的成分、厚度和生產(chǎn)條件有關(guān)。玻璃電極在蒸餾水或酸性溶液（0.1N稀鹽酸）中浸泡24小時(shí)后，玻璃膜表面會(huì)形成水化層，使Ea大大降低，電極處于活性狀態(tài)。此時(shí)的狀態(tài)。相應(yīng)地，當(dāng)Ea較大時(shí)，稱電極老化。為使測(cè)量準(zhǔn)確，玻璃電極在使用前應(yīng)活化，使用過(guò)程中必須定期活化。 2.5 信號(hào)線對(duì)地阻抗 電極產(chǎn)生的電動(dòng)勢(shì)E的范圍很?。總€(gè)pH值對(duì)應(yīng)60mV）。為保證測(cè)量精度，測(cè)量系統(tǒng)的內(nèi)阻必須遠(yuǎn)大于原電池的內(nèi)阻。玻璃電極在20℃時(shí)內(nèi)阻高達(dá)100MΩ，轉(zhuǎn)換器的輸入阻抗可達(dá)1012Ω，連接電極與測(cè)量系統(tǒng)的同軸電纜也是高阻抗（大于107Ω）。如果電纜連接插頭被污染或進(jìn)水，電纜被腐蝕或損壞，阻抗降低，則信號(hào)在傳輸過(guò)程中會(huì)短路，無(wú)法正確測(cè)量。 2.6 環(huán)境磁場(chǎng)干擾 由于玻璃電極的電阻非常大，微小的電磁感應(yīng)會(huì)引起它作為電壓降添加到 E 中，導(dǎo)致測(cè)量誤差。
三、常見故障的處理方法
3.1 玻璃電極老化現(xiàn)象：響應(yīng)滯后；靈敏度下降；零漂移。處理： 1. 定期進(jìn)行電極校準(zhǔn)。 2、電極活化：可將老化電極浸入1M醋酸和1M氯化鉀的混合溶液（1：1）中，活化10分鐘后取出清洗。老化不嚴(yán)重的電極可通過(guò)將其浸入蒸餾水或0.1N稀鹽酸溶液中24小時(shí)來(lái)活化。 3.2 玻璃電極污染：靈敏度降低；測(cè)量偏差。處理方法： 1、電極上的堿性沉積物可用稀鹽酸溶液洗去，然后用蒸餾水清洗電極。 2.附著在電極上的油脂可用熱水和家用清潔劑清洗，或用紗布擦拭。 3、膠體污垢可用強(qiáng)鹽酸溶液清洗。清洗后，請(qǐng)用蒸餾水清洗電極。 4、用酸、堿溶劑或有機(jī)溶劑清洗后，應(yīng)將電極在蒸餾水中浸泡一段時(shí)間，以恢復(fù)損壞的水化層。 3.3 參比電極污染（陶瓷塞堵塞） 現(xiàn)象：測(cè)量值過(guò)高；指示不穩(wěn)定。處理方法：可以用熱水和家用清潔劑清洗；油性或堿性污垢可用有機(jī)溶劑（如酒精）或稀鹽酸溶液清洗；如果污染較重，可用軟毛刷刷洗或用濾紙條擦拭。對(duì)于非流動(dòng)電極，將電極放入 80°C 的電解液中，直到電解液冷卻。 3.4 參比電極中毒現(xiàn)象：指示錯(cuò)誤；不穩(wěn)定的指示；無(wú)法糾正。處理：如果只是參比電極中的電解液被污染，則更換電解液；如果非流動(dòng)電極或內(nèi)電極中毒，請(qǐng)更換電極。 3.5 信號(hào)線對(duì)地電阻降低（<107Ω） 現(xiàn)象：指示不穩(wěn)定，跳動(dòng)；顯示超出量程，無(wú)法測(cè)量。處理方法：更換電纜并用吹風(fēng)機(jī)吹干電纜插頭或接線盒。
4、電極實(shí)際應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)
4.1 快速判斷電極是否良好 1.玻璃電極：接上已知好的參比電極，連接轉(zhuǎn)換器，用兩種標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液測(cè)試，分別讀取mV和pH值，檢查是否為60mV/pH值。 2、參比電極：將另一個(gè)已知好的參比電極連接到轉(zhuǎn)換器上，將待測(cè)電極連接到工作電極端子（注意兩個(gè)電極必須是同一類型的參比系統(tǒng)）。兩極同時(shí)浸入緩沖液中，通過(guò)“調(diào)零”操作在轉(zhuǎn)換器上讀取穩(wěn)定的0mV（pH7）。 4.2 電極保護(hù) 1、定期校準(zhǔn)：電極在使用過(guò)程中應(yīng)定期校準(zhǔn)，以保證測(cè)量值的準(zhǔn)確性。同時(shí)通過(guò)狀態(tài)檢查可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)故障。校準(zhǔn)周期取決于應(yīng)用。玻璃電極不是完全能斯特響應(yīng)，用于校準(zhǔn)的標(biāo)準(zhǔn)溶液pHS應(yīng)盡可能接近測(cè)量介質(zhì)pHX。 2、定期活化：電極使用一段時(shí)間后，應(yīng)主動(dòng)取出活化，同時(shí)更換另一組電極。這樣的輪換可以延長(zhǎng)壽命，更換周期應(yīng)比老化周期少1～2個(gè)月。 3、長(zhǎng)期浸泡會(huì)使玻璃膜的可溶部分溶解，導(dǎo)致玻璃膜的氫功能降低。因此，如果玻璃電極長(zhǎng)期不使用，*好清洗后晾干保存。 4、對(duì)于老化或中毒后經(jīng)過(guò)活化處理的電極，不要在介質(zhì)環(huán)境較差、檢測(cè)要求較高的工藝條件下使用，但可用于水介質(zhì)的pH檢測(cè)，使電極充分發(fā)揮作用。利用并延長(zhǎng)其使用壽命。當(dāng)電極靈敏度低于25mV/pH時(shí)，不宜繼續(xù)使用。