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现在的pH电极类型和用途

2018-11-23 15:42:51 点击数:

第一个pH电极有一个玻璃球或气泡,里面装满了强电解质,内部有一个Ag / AgCl(银/氯化银)半电池,银线作为接触。

现在的pH电极类型和用途

原始电极和现代电极的工作没有太大变化,但是随着技术的改进,例如组合电极,双结电极,凝胶填充电极,Calomel结,固态电极,离子选择性电极和环氧体电极。

 

今天的大多数电极称为组合电极。组合电极在一个外壳中具有玻璃氢离子(H +)敏感电极和附加参比电极。

 

组合电极如何工作

现在的pH电极类型和用途

组合电极测量玻璃电极中两侧之间的电位差。要测量电位,它必须是闭合电路。通过电极的内部溶液和待测量的外部溶液以及pH计关闭电路。

 

当电极浸入测试溶液中时,由于氢离子的正电荷,玻璃灯泡将氢离子感测为毫伏。电解液或内部溶液从玻璃灯泡中获取毫伏信号。然后该信号传递到内部电极。然后,Ag / AgCl线将该信号传递到通向仪表的电极电缆。

 

含有电解质或填充溶液的参比电极产生恒定的毫伏电压,该电压被转移到Ag / AgCl线上。然后导线传递信号,该信号可以被认为是对电极电缆进行测量的“控制”。

 

该电路被来自参比电极的微量内部溶液封闭,该参比电极流过由陶瓷芯制成的多孔膜。这种膜或结被称为电极体。

 

pH计以毫伏DC测量内部电极和参比电极之间的差异。然后通过仪表读取该毫伏读数,并以pH单位显示。

 

双结电极

现在的pH电极类型和用途

如上所述,组合电极通过电解质流出的结与待测溶液分离。在待测溶液可以是强酸性或碱性,或处于高压或高温下的不利条件下,电解质溶液通过结的正向流动可以逆转。一旦反转,被测样品就会流入参比室,污染参比电极,最终破坏电极。

 

在可能发生电解质流动反转的应用中,使用双结。为了保护参考不受污染,在电极中内置第二结。如已知的第二结或双结电极在被测溶液和参比电极之间具有另外的腔室。在测试溶液的污染物进入参比电极之前,它必须首先不仅通过原始结点扩散,而且还通过第二个扩散。附加室用作缓冲剂,减缓参比电极的电解质溶液的变化。双结电极的优点是它们使用寿命更长,并且在恶劣条件下工作良好。

 

Calomel电极

 

用银线和氯化银和氯化钾(KCl)电解质构成的通用电极适用于大多数不与银反应的水溶液。当使用含有重金属,蛋白质,三羟甲基氨基甲烷缓冲剂,有机物和低离子溶液的溶液时,所有这些溶液都会与银反应。通用电极的寿命缩短。

 

Calomel组合电极构造有参比电极,其由汞和氯化汞制成并具有KCl电解质。它与上述溶液的反应性较低,并且使电极的使用寿命更长。

 

Calomel电极的缺点是它含有的汞和汞化合物。它们被认为是有害物质,需要特殊的处理方法。

 

双结电极构造技术的改进消除了对Calomel电极的需求。

 

离子选择性场效应晶体管(ISFET)

 

离子选择性场效应晶体管(ISFET)或固态电极依赖于硅芯片,当与测试溶液接触时,硅芯片检测并测量其表面与下面的半导体材料之间的可变电压电位。该可变电位与样品中的氢离子浓度成比例,并用于确定pH值。

 

ISFET电极耐用且易于维护。探头由不锈钢制成,因为没有玻璃,它们是食品工业的理想选择。它们几乎牢不可破。

 

ISFET电极的其他优点包括:坚固的pH感应区域,可用牙刷清洁; 它们可以干燥储存; 具有快速响应时间,可用于在pH值范围内测试极端水平的酸或碱。

 

ISFET的缺点是比传统电极贵两到三倍; 它们不具有与玻璃电极相同的稳定性和精度; 它们具有已知的漂移问题,并且大多数仅适用于适应ISFET技术的pH计。

 

离子选择性电极

 

离子选择性电极(ISE)通常用于实时测量溶液中的特定离子浓度。电极由传感器组成,该传感器将溶解在溶液中的离子的活性转换成电势。而传统的pH电极测量溶解的氢离子的潜力; ISE可以测量离子中许多物质的潜力; 一些常见的例子是溶解在溶液中的氨,镉,钙,溴化物,氟化物,铜和氰化物。

 

ISE只能用于显示读数的毫米级pH值和pH值的pH计。测量值转换为百万分率(ppm)。

 

不是玻璃灯泡,电极的传感部分与离子特定的参考电极一起制成离子特异性膜。当使用ISE离子强度调节剂时,需要离子特异性校准溶液和替代电解质溶液。

 

ISE用于水处理厂,制造厂和实验室,需要对纯化结果,质量控制和溶液分析进行特定离子的实时测量。

 

常见问题

 

问:玻璃体和环氧体电极有什么区别?

 

一个环氧基体电极具有适合他们的野外工作或粗糙处理的耐冲击体。灯泡由玻璃制成,因此在处理时仍必须小心。塑料体还限制电极与高温溶液和溶剂一起使用。

 

问:可填充(液体填充)和凝胶填充电极有什么区别?

 

A在可再填充的电极中,少量电解质溶液通过结泄漏到测试溶液中,它可以通过电极主体上的填充口补充或再填充。这有助于保持准确性并延长电极的寿命。

 

在凝胶填充中,电解质就是这样,凝胶化; 它减缓了电解液的泄漏,但不能阻止回流通过结,这会导致污染。凝胶填充电极更易于维护,但使用寿命更短。

 

问:电极的预期寿命是多少?

 

A一般来说,pH电极可持续一到两年。涉及许多因素决定了预期寿命。如果为应用选择了错误的电极,其寿命将缩短。在测试腐蚀性酸或碱时,工作寿命会缩短。最后,如果电极没有得到妥善保养和储存,可以缩短电极的使用寿命。

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