酸度計是一種常用的儀器設備,主要用來精密測量液體介質(zhì)的酸堿度值,配上相應的離子選擇電極也可以測量離子電極電位MV值。被廣泛應用于環(huán)保、污水處理、科研、制藥、發(fā)酵、化工、養(yǎng)殖、自來水等領(lǐng)域。該儀器也是食品廠、飲用水廠辦QS、HACCP認證中的必備檢驗設備,
一、技術(shù)方面:
1、酸度計的制造工藝:一臺好的酸度計是非常講究生產(chǎn)工藝的,主要表現(xiàn)在內(nèi)部線路及元器件上,有很多劣質(zhì)的廠商低成本生產(chǎn)的酸度計內(nèi)部線路雜亂粗糙,元器件品質(zhì)低劣,這樣的產(chǎn)品根本無法保障儀器的正確穩(wěn)定及安全。
2、酸度計的設計原理:產(chǎn)品的設計原理是儀器的核心,卓越的產(chǎn)品設計能夠降低成本的同時又不放棄對精度的追求,其實最關(guān)鍵的區(qū)別是模擬電路及數(shù)值電路,由于技術(shù)的發(fā)展及單片機價格的降低,使目前數(shù)值電路成為主流產(chǎn)品,他具備的優(yōu)點也是模擬電路無法相比的。
二、使用方面:
1、準確性:
沒有準確性的酸度計沒有任何使用價值。判斷的方式是使用高精度的儀器或高精度的標準液校驗。
2、穩(wěn)定性:
一臺不穩(wěn)定的酸度計讀數(shù)困難,也很難保證儀器的準確性,穩(wěn)定性表現(xiàn)在兩方面,一方面是單臺儀器的穩(wěn)定性,可以將同一儀器長時間放置穩(wěn)定溶液中,看數(shù)值是否變化及變化幅度;另一方面的多臺儀器的穩(wěn)定性,將幾臺校驗好的同一型號儀器放同一穩(wěn)定溶液中看讀數(shù)是否一致,誤差有多少,如果幾臺同型號儀器之間不能保證穩(wěn)定性,那就很難保證每臺儀器的準確和穩(wěn)定性。
3、常見誤差的調(diào)整:
溫度是最明顯的造成PH誤差的因數(shù),有無溫度探頭,以及溫度探頭的靈敏度同樣影響儀器的使用。
4、操作方便,界面美觀:
使用者這方面是比較容易判斷的,有些舊式的儀器,采用模擬開關(guān),導致校準困難,細小的變化不容易發(fā)覺,容易產(chǎn)生致命的系統(tǒng)誤差。另一方面,考慮到成本和技術(shù)的原因,仍然有許多儀器采用LED數(shù)碼管,顯示內(nèi)容不夠豐富,當然也有廠商通過一定途徑彌補了這一缺點。目前比較多采用的方便操作的界面一般是LCD液晶顯示+鍵盤式操作。
5、探頭優(yōu)劣:
這點毋庸置疑,探頭的性能直接影響儀器的一些技術(shù)指標,再優(yōu)越的儀器配備劣質(zhì)探頭都是無濟于事。
6、安全性:
近年越來越多的客戶對操作安全性開始關(guān)注,設計良好的儀器采用較低的安全電壓輸入可以大大提高安全性能。
通過測定電極與參比電極組成的工作電池在溶液中測得的電位差,并利用待測溶液的pH值與工作電池的電勢大小之間的線性關(guān)系,再通過電流計轉(zhuǎn)換成pH單位數(shù)值來實現(xiàn)測定。
數(shù)顯酸度計參數(shù):
儀器級別: 0.1 級。
測量范圍: pH 0.00~14.00pH ;mV 0 ~ ± 1400mV。
分辨率: 0.01pH , 1mV , 0.1 ℃。
溫度補償范圍: 0 ~ 60 ℃。
電子單元基本誤差: pH ± 0.05pH ;mV ± 1% ( FS )。
儀器基本誤差:± 0.1pH。
電子單元輸入電流:不大于 1 × 10 - 11 A。
電子單元輸入阻抗:不小于 3 × 10 11 Ω。
電子單元重復性誤差: pH 0.05pHmV 5mV。
儀器重復性誤差:不大于 0.05pH。
電子單元穩(wěn)定性:± 0.05pH ± 1 個字 /3h。
外形尺寸: 220 × 160 × 65mm ( l × b × h )。
重量: 0.3kg。
數(shù)顯酸度計維護:
目前實驗室使用的電極都是復合電極,其優(yōu)點是使用方便,不受氧化性或還原性物質(zhì)的影響,且平衡速度較快。
使用時,將電極加液口上所套的橡膠套和下端的橡皮套全取下,以保持電極內(nèi)氯化甲溶液的液壓差。
下面就把電極的使用與維護簡單作一介紹:
復合電極不用時,可充分浸泡3M氯化甲溶液中。切忌用洗滌液或其他吸水性試劑浸洗。
使用前,檢查玻璃電極前端的球泡。正常情況下,電極應該透明而無裂紋;球泡內(nèi)要充滿溶液,不能有氣泡存在。
測量濃度較大的溶液時,盡量縮短測量時間,用后仔細清洗,防止被測液粘附在電極上而污染電極。
清洗電極后,不要用濾紙擦拭玻璃膜,而應用濾紙吸干, 避免損壞玻璃薄膜、防止交叉污染,影響測量精度。
測量中注意電極的銀—氯化銀內(nèi)參比電極應浸入到球泡內(nèi)氯化物緩沖溶液中,避免電計顯示部分出現(xiàn)數(shù)字亂跳現(xiàn)象。使用時,注意將電極輕輕甩幾下。
電極不能用于強酸、強堿或其他腐蝕性溶液。
嚴禁在脫水性介質(zhì)如無水乙醇、重鉻酸鉀等中使用。
→pH玻璃電極的貯存
短期:貯存在pH=4的緩沖溶液中;
長期:貯存在pH=7的緩沖溶液中。
→pH玻璃電極的清洗。
目前酸度計種類、型號很多,但基本構(gòu)造都相似,都主要由指示電極、參比電極、被測液、導線連接組成一個原電池裝置,工作裝置如下圖所示。
1.參比電極
在工作電池中,電位恒定不變的電極稱為參比電極。參比電極是決定指示電極電位的重要因素。精確的參比電極是標準氫電極,但于其制作比較麻煩,實際應用不多。常見的參比電極是甘電極和銀-氯化銀電極。
(1)甘汞電極是由汞(Hg)和甘汞的糊狀物裝入一定濃度的溶液中構(gòu)成的。
甘汞電極(參比電極)的特點是電位值固定不變,其電極反應式如下:
電位在t=25℃時表達式為:
其中為標準甘汞電極電位值。由上式可知,當t一定時,甘汞電極的點位值取決于KC1溶液中CI-濃度。C1-汞電極中氯化鉀溶液常用的濃度有三種,每種對應的甘汞電極的電極電位如下:
(2)銀-氯化銀電極
也是一種廣泛應用的參比電極,它是將銀絲表面鍍上一層氯化銀,侵入到用氯化銀飽和的一定濃度的氯化鉀溶液中,其電極反應為:
由上式可知,當l一定時,銀-氯化銀電極的點位置也取決于KC1溶液中的C1-濃度,銀-氯化銀電極中氯化鉀溶液常用的濃度有三種,每種濃度對應的銀-氯化銀電極的電位如下:
2.指示電極
指示電極的電位隨待測離子的濃度的變化而改變。為避免共存離子的干擾,要求指示電極對其響應離子應具有較高的選擇性。另外,指示電極還應具有靈敏度高、測量濃度范圍寬、響應速度快等特點。按結(jié)構(gòu)和原理的不同,可將指示電極分為金屬-金屬離子電極、金屬-金屬難溶鹽電極、惰性金屬電極和離子選擇性電極等。在直接電位法測定溶液pH中,常見的是離子選擇性電極中的pH玻璃電極。
(1)pH玻璃電極的構(gòu)造如圖所示。它的主要部分是一個玻璃泡,泡的下半部為特殊材料組成的玻璃薄膜。膜厚為30~100μm。在玻璃泡中裝有O.lmol/LHCl溶液作為內(nèi)參比溶液(或稱為內(nèi)充液),內(nèi)充液中插入一根銀-氯化銀電極作為內(nèi)參比電極。內(nèi)參比電極的電位是恒定的,與被測溶液的PH無關(guān)。玻璃電極作為指示電極,其作用主要在玻璃膜上。
(2)膜電位當玻璃電極作為指示電極浸人被測溶液時,玻璃膜處于內(nèi)部溶液和試樣溶液之間,這時跨越玻璃膜產(chǎn)生一電位差△EM,這種電位差稱為膜電位,它與氫離子活度之間的關(guān)系符合能斯特公式:
(3)不對稱電位由式可見,當ch試=ch內(nèi)時,厶EM應為零。但實際上測量表明并不等于零,跨越玻璃膜仍存在一定的電位差,這種電位差稱為不對稱電位。當玻璃電極在水溶液中長吋間浸泡后,可使不對稱電位達到恒定值,合并于式的常數(shù)K中。
(4)玻璃電極的電位玻璃電極具有內(nèi)參比電極,通常是銀-氯化銀電極,其電位是恒定的,與待測pH無關(guān)。所以玻璃電極的電位值應是內(nèi)參比電極和膜電位之和。
玻璃電極的優(yōu)點是對H+有高度的選擇性,使用范圍廣,不受氧化劑、還原劑影響,適用于有色、渾濁或膠態(tài)溶液的pH測定及具有響應快(達到平衡快)、不沾污試液的特點。但由于膜太薄,不能用于含F(xiàn)-的溶液,并且電極電阻高。玻璃電極的pH測量范圍一般為1~10。當試液PH<1時,測量結(jié)果偏高,稱為“酸差”。當試液pH>10時,測量結(jié)果偏低,稱為“堿差”或“鈉差”。