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选择pH电极的七个技巧

发布日期: 2024-11-18
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pH是全球废水和淡水实验室都要测量的一项参数。测量该参数的最佳方法之一是将台式或手持式pH计与pH探头或电极结合使用。在某些应用中,需要使用专用探头才能获得准确的pH数据。本文将介绍pH探头的一些特定功能,在优化pH测量时请考虑这些功能!


01 连接器类型

首先要检查连接器,确保pH探头与仪表兼容。例如,MultiLab 4010-3W通过其专有的连接器可与任何IDS(智能数字传感器)探头兼容,但借助一个适配器,它也可以连接常见的BNC模拟连接器。

IDS连接器安装简单,是MultiLab仪器自带的,并按参数用颜色编码,便于使用。pH值用黄色编码,这样的连接器和屏幕都能一目了然地了解当前正在测量的参数。IDS传感器允许在单根电缆中包含温度,这意味着可以使用同一个探头测量温度和pH值。

 

 

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用于YSI MultiLab的智能数字传感器(IDS)

 

通过使用适配器,MultiLab 4010-3W也可以与任何BNC模拟连接器一起使用。使用BNC连接的探头是模拟信号探头,这意味着从pH探头到仪器之间有直接的mV信号。BNC探头可用于任何带有BNC连接器的仪表。由于信号是模拟量信号,许多基于BNC的pH探头不包括热敏电阻;在这种情况下,可以使用单独的温度探头进行精确的pH测量。如果在MultiLab上使用了另一个测量温度的探头,则可以使用一个设置来“借用”该探头的温度,以代替专用的温度探头。

此外,IDS传感器还可配备一个插件头和可连接的通用无线电模块,为单个探头增加无线功能。这意味着不再需要将样品送到台式仪表上。相反,只要测量仪表在无线电范围内,就可以在现场使用传感器进行测量。

 

02 填充溶液

 

还需要考虑填充溶液。这种内部参比溶液是pH探头的一部分,用于保持探头内部的电位稳定。

许多探头都装有凝胶参比溶液,对于大多数实验室工作来说,这种溶液简单可靠。凝胶参比溶液不能重新填充,但它能长期保持稳定,几乎不需要维护。也无需担心更换填充溶液的问题。

如果希望对参比溶液有更多的控制,可以选择可填充式探头。可以根据需要使用额外的参比溶液对可填充式探头进行补充。只有当填充溶液的液位高于所测物质的液位时,可填充式pH探头才能正常工作,因此请确保将探头填充到推荐的填充液位。

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可填充式探头开口。在进行校准或测量时,请记住保持填充孔打开!

 

03 玻璃膜形状

 

在某些情况下,pH电极的形状很重要。一些常见的形状包括球形、锥形和圆柱形,它们的相似之处在于其末端都有圆形玻璃膜。圆形表面的表面积更大,测量灵敏度更高。其他膜形状如下表所示:

 

 

形状

特性/应用

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球形

(灯泡状)

表面积大,质量稳定,电阻低

适于大多数应用

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锥形

坚固、光滑、易于清洁

普遍适用

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圆柱形

防震,适用于一般应用

特别适用于发酵罐电极

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刮刀形

高阻力

适合穿透半固体介质

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扁平

高阻力、防震、易清洁

适合表面测量

表1:各种膜形状的实验室电极及其应用。

 

04 接界类型

 

下面我们来简单讨论一下pH探头的几种接界类型。接界是填充溶液流出的地方,可保持探头体内的恒定电位。无论pH探头采用哪种接界类型,都要确保其完全浸入样品中,以保证结果的一致性。

 

 

接界类型

流出速率

特性/应用

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陶瓷

0.2

ML/天

坚固耐用,响应时间短,孔隙容易堵塞

最适合一般应用,尤其适用于含有氧化性物质的溶液

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1

ML/天

接界不易堵塞,响应时间快,扩散电位低于陶瓷,只能进行化学清洁,对机械应力敏感

可用于多种应用

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磨口

接头

3

ML/天

电解液流出量极高,易于清洁

最适用于含有大量悬浮颗粒的溶液,也适用于高离子和低离子溶液

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环形

间隙

对称环形间隙,操作简便,不易脏污,样品可到达参比系统,无需清洁参比系统

与平面玻璃膜结合使用时,适用于表面测量

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纤维

操作简便,样品可到达参比系统,无需清洁参比系统

可用于一般实验室应用和现场测量

表2:实验室电极使用的接界类型及其某些特性。

 

铂接界是一种常见的接界类型。这是一束允许微量流出的细铂丝,是一种很好的通用接界。

另一种接界是磨口接头,环绕探头的整个圆周。这种类型的接界允许大量流出,设计用于在特别厚或颗粒较多的应用中快速排出填充溶液。它在离子强度较低的应用中也表现出色。Scienceline pHT-G就采用了这种接界。

纤维接界又称Pellon接界,就像油灯中的灯芯。这种设计与YSI为现场工作设计的其他环境产品类似。

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有些pH探头使用双接界参比系统。这种系统坚固耐用,抗回流影响,响应速度快。二次接界意味着即使发生回流事件,探头也能保持正常工作。ScienceLine系列的所有pH探头均采用双接界参比系统。

 

05 温度

 

温度是pH值测量的关键因素。能斯特方程(如下所示)表明,温度是确定溶液中氢离子活性所需的变量之一。没有准确的温度读数,就无法获得准确的pH值!

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目前市场上的许多探头都集成了温度功能。对于那些没有集成温度功能的探头,请确保有一个单独的温度探头可用,如ScienceLine Temp 135。如果处理的样品温度恒定,也可以选择在仪器上手动输入该温度。但是,由于pH值高度依赖于被测系统的温度,因此使用探头测量当前温度几乎总是更好的选择。

 

06 更换周期


是否有一个较旧的pH探头,其测量速度或准确性已大不如前?因为设备的功能端是一种消耗品,所以pH探头需要定期更换。一旦pH探头的外层使用了一段时间,其表面就会出现微小裂缝,使系统“短路”,导致读数不正确。此外,任何电极中的填充溶液,无论是凝胶填充还是液体填充,使用寿命都是有限的。一旦pH探头失效,就必须更换探头,以重新获得良好的pH读数。大多数实验室pH探头的使用寿命约为一年左右,具体取决于存储条件、维护和应用的严格程度。


07 应用


YSI提供的pH探头种类繁多,我们为实验室电极提供了便捷的电极选择指南和电极应用指南。这些指南将帮助您选择适合pH测量应用的探头。


 

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