詳解ph計(jì)的結(jié)構(gòu)原理和日常維護(hù)保養(yǎng)

測定溶液的 pH 值，工業(yè)上是用電位法原理所構(gòu)成的 pH 計(jì)，它是由 pH 電極組成的發(fā)送部分和電子部件組成的檢測部分構(gòu)成。發(fā)送部分時(shí)由參比 pH 電極、工作 pH 電極組成。當(dāng)被測溶液流經(jīng)發(fā)送部分時(shí)，pH 電極和被測溶液就形成一個(gè)化學(xué)原電池，兩 pH 電極之間就產(chǎn)生了電勢，電勢的大小與被測溶液的 pH 值成對數(shù)函數(shù)關(guān)系。所以發(fā)送部分是一個(gè)轉(zhuǎn)換器，將被測溶液的 pH 值轉(zhuǎn)換成電信號(hào)。

pH 計(jì)的原理
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(jì)轉(zhuǎn)換成 pH 單位數(shù)值來實(shí)現(xiàn)測定。

pH 計(jì)的保養(yǎng)
1.pH 計(jì) 玻璃電極的貯存

pH 計(jì)短期內(nèi)不用時(shí)，可充分浸泡在飽和氯化鉀溶液中。但若長期不用，應(yīng)將其干放，切忌用洗滌液或其他吸水性試劑浸洗。

2.pH 玻璃電極的清洗

玻璃電極球泡受污染可能使電極響應(yīng)時(shí)間加長?？捎?CCl4 或皂液揩去污物，然后浸入蒸餾水一晝夜后繼續(xù)使用。污染嚴(yán)重時(shí)，可用 5% HF 溶液浸 10～20 分鐘，立即用水沖洗干凈，然后浸入 0.1N HCl 溶液一晝夜后繼續(xù)使用。

3. 玻璃電極老化的處理

玻璃電極的老化與膠層結(jié)構(gòu)漸進(jìn)變化有關(guān)。舊電極響應(yīng)遲緩，膜電阻高，斜率低。用氫氟酸浸蝕掉外層膠層，經(jīng)常能改善電極性能。若能用此法定期清除內(nèi)外層膠層，則電極的壽命幾乎是無限的。

4. 參比電極的貯存

銀 - 氯化銀電極最好的貯存液是飽和氯化鉀溶液，高濃度氯化鉀溶液可以防止氯化銀在液接界處沉淀，并維持液接界處于工作狀態(tài)。此方法也適用于復(fù)合電極的貯存。

pH 計(jì)日常維護(hù)
1、復(fù)合 pH 電極不用時(shí)，可充分浸泡在 3mo1/L 氯化鉀溶液中切忌用洗滌液或其他吸水性試劑浸洗。

2、使用前，檢查玻璃 pH 電極前端的球泡。正常情況下，pH 電極應(yīng)該透明而無裂紋；球泡內(nèi)要充滿溶液，不能有氣泡存在。

3、測量濃度較大的溶液時(shí)，盡量縮短測量時(shí)間，用后仔細(xì)清冼，防止被測液黏附在 pH 電極上而污染 pH 電極。

4、清洗 pH 電極后，不要用濾紙擦拭玻璃膜，而應(yīng)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。

5、測量中注意 pH 電極的銀 - 氯化銀內(nèi)參比 pH 電極應(yīng)浸人到球泡內(nèi)氯化物緩沖溶液中，避免電計(jì)顯示部分出現(xiàn)數(shù)字亂跳現(xiàn)象。使用時(shí)，注意將 pH 電極輕輕甩幾下。

6、pH 電極不能用于強(qiáng)酸、強(qiáng)堿或其他腐蝕性溶液。

7、嚴(yán)禁在脫水性介質(zhì)如無水乙醇、重鉻酸鉀等中使用。

pH 電極常見問題解答
1、pH 電極的使用壽命有多長？

使用正確且維護(hù)得當(dāng)?shù)?pH 電極的使用壽命預(yù)計(jì)在一到三年左右。導(dǎo)致電極使用壽命縮短的因素包括：高溫以及在極端 pH 值條件下測量，即使是維護(hù)存放得當(dāng)?shù)碾姌O使用壽命也會(huì)縮短。如果電極性能開始下降，可讓 pH 敏感玻璃膜再生，并將電極性能恢復(fù)至原先的水平。

2、如何選擇正確的 pH 電極？

為了確保最佳的 pH 測量效果，根據(jù)每種應(yīng)用選擇正確的 pH 電極很重要。最重要的樣品標(biāo)準(zhǔn)是： 化學(xué)成分、均勻性、溫度、過程壓力、pH 范圍與容器尺寸（長度與寬度限制）。對于非水、低電導(dǎo)率、富含蛋白質(zhì)與粘性的測量介質(zhì)，電極的選擇尤為重要，在這些樣品中，通用型玻璃電極易于受到多種不同影響，導(dǎo)致測量錯(cuò)誤。電極的響應(yīng)時(shí)間與精確度取決于諸多因素。與在室溫條件下對中性 pH 水溶液值進(jìn)行的測量相比，在極端 pH 值和溫度或者低電導(dǎo)率條件下進(jìn)行的測量的響應(yīng)時(shí)間較長。

3、如何維護(hù) / 清潔電極？

常規(guī)維護(hù)對于延長 pH 電極的使用壽命十分重要。當(dāng)液位有可能低于樣品溶液的液位時(shí)，需要對可填充電解液的電極進(jìn)行加注電解液的操作。維護(hù)可防止樣品回流至電極中。還應(yīng)定期（大約每月一次）更換全部參比電解液。這可確保電解液新鮮，并且不會(huì)在測量過程中因從開放的灌裝口蒸發(fā)而結(jié)晶。確保電極內(nèi)部，尤其是液絡(luò)部附近不產(chǎn)生氣泡十分重要。如果出現(xiàn)這種情況，則測量結(jié)果將變得不穩(wěn)定。為了消除氣泡，可像甩體溫計(jì)類似的方式輕輕甩動(dòng)電極。

如要清潔電極，應(yīng)在每次測量之后使用去離子水對其沖洗，但切勿使用紙巾擦拭。紙巾表面有可能刮擦和損壞 pH 敏感玻璃膜，擦去凝膠層，并且在電極上產(chǎn)生靜電荷。這類靜電荷會(huì)導(dǎo)致測量信號(hào)變得十分不穩(wěn)定。在受到某些樣品的污染之后，可能需要進(jìn)行特殊的清潔操作。

適用于不同工況的 pH 電極

pH 計(jì)常見故障與處理
故障現(xiàn)象 pH 計(jì)故障原因 pH 計(jì)故障處理方法

指示波動(dòng) 被測溶液壓力和流速變化太快 檢查被測溶液狀態(tài)，如必須則進(jìn)行調(diào)整

玻璃 pH 電極被污染或鹽橋被堵塞 清洗玻璃 pH 電極或清洗鹽橋，如還不能測量，則更換

測量線路絕緣不良 清洗和干燥電纜端子

響應(yīng)緩慢 被測溶液的置換緩慢 檢查被測溶液的狀態(tài)，如必要進(jìn)行改進(jìn)

玻璃 pH 電極沒有充分浸泡 重新浸泡玻璃 pH 電極直至工作狀態(tài)正常

玻璃 pH 電極污染或鹽橋被堵塞 重新浸泡玻璃 pH 電極或清洗鹽橋，如不能進(jìn)行測量，則更換

指示值單向緩慢漂移 玻璃 pH 電極球泡有微孔或裂紋 更換玻璃 pH 電極

參比 pH 電極 KCL 溶液向外滲透太快 更換參比 pH 電極

參比 pH 電極內(nèi)有氣泡 檢查并補(bǔ)充 KCL 溶液并排除氣泡

新 pH 電極浸泡時(shí)間不夠 重新浸泡 pH 電極 24 小時(shí)以上

示值跑最大 pH 電極室周圍絕緣破壞 干燥 pH 電極室，如果 O 型密封圈損壞，用備品更換

玻璃 pH 電極損壞 更換玻璃 pH 電極

測量線路絕緣電阻降低 清洗和干燥電纜端子，使其絕緣電阻大于 1012Ω

有明顯的測量誤差 被測溶液、壓力和流速不滿足 pH 電極的工作條件，帶壓 KCL 儲(chǔ)瓶的壓力不符合要求 檢查被測溶液狀態(tài)和帶壓 KCL 儲(chǔ)瓶的壓力，如必要，應(yīng)調(diào)整使其滿足要求

玻璃 pH 電極污染或鹽橋堵塞 清洗玻璃 pH 電極或清洗鹽橋，如仍不能測量則更換

pH 電極室周圍絕緣不良 干燥玻璃 pH 電極，如果 O 型圈損壞，用備件更換

玻璃 pH 電極的特性變壞 更換玻璃 pH 電極，然后用緩沖溶液進(jìn)行校準(zhǔn)

參比 pH 電極內(nèi)的溶液濃度變化 對可充型敏感元件，更換內(nèi)部溶液，對充滿型敏感元件則清洗敏感有遠(yuǎn)見內(nèi)部并充滿 KCL 溶液

pH 變送器線路異常 修理或更換變送器的放大器

參比 pH 電極損壞 更換參比 pH 電極

電纜接線錯(cuò)誤和接插件接觸不良 對照接線圖檢查接線盒接插件情況

接地線不適當(dāng) 檢查更換接地線或接地點(diǎn)

溫度補(bǔ)償電阻開路或短路 修復(fù)或更換溫度補(bǔ)償 pH 電極

pH 計(jì)故障實(shí)例分析
1、酸度計(jì)儀器在使用中發(fā)現(xiàn)，調(diào)節(jié)零調(diào)電位器時(shí)儀器不能調(diào)零，但數(shù)字可以改變

故障檢查、分析：儀器在正常的情況下，調(diào)節(jié)零調(diào)電位器，儀器能跳變。檢查前置放大器，用萬用表直流電壓擋測量前置放大器集成塊，發(fā)現(xiàn)電壓不能調(diào)，這說明此處電路故障，進(jìn)一步測量后發(fā)現(xiàn)是由于絕緣場效應(yīng)管不配對，改變配對場效應(yīng)管的電阻使之相符。

故障處理：更換后儀器正常投用。

2、pH 計(jì)指示無變化

故障檢查、分析：儀表指示無變化，可能是變送器故障，或者探頭污染，導(dǎo)致無法正常測量，用信號(hào)發(fā)送器模擬探頭給變送器發(fā)送信號(hào)，變送器輸出變化，變送器正常，拆檢 pH 分析探頭，發(fā)現(xiàn)探頭有污染現(xiàn)象。

故障處理：清洗探頭后儀表正常。

pH 電極與 pH 計(jì)

3、pH 計(jì)指示劇烈波動(dòng)

故障檢查、分析：導(dǎo)致儀表指示劇烈波動(dòng)的原因有變送器供電波動(dòng)，電路故障或變送器與測量探頭的連接線路有問題，用信號(hào)發(fā)送器模擬探頭給變送器發(fā)送信號(hào)，變送器輸出變化正常，變送器沒有問題，檢查供電也很穩(wěn)定，問題出在連接電纜或線路連接上。

故障處理：更換連接電纜后儀表指示正常。

4、工業(yè) pH 計(jì)的玻璃 pH 電極和電路均完好，投運(yùn)后測量誤差大，甚至無法正常工作

故障分析：分析由兩種原因造成，一是測量 pH 電極至高阻轉(zhuǎn)換器間的屏蔽電纜、接線盒或接線端子絕緣阻抗降低。因?yàn)椴Ａ?pH 電極內(nèi)阻很高，如果 pH 電極和轉(zhuǎn)換器之間的端子受潮，屏蔽電纜霉變，參比 pH 電極用的氯化鉀溶液污染端子盒或滲透到電纜簾子線中，維護(hù)時(shí)手上帶的油污或污水留在端子上，或端子盒未封密，塵垢積在其中等均可造成絕緣下降。二是儀器安裝環(huán)境附近有大的機(jī)電設(shè)備，過大的電流干擾儀器示值。

故障處理：做相應(yīng)處理。

5、用 pH 計(jì)測量時(shí)，測量不準(zhǔn)確

故障檢查、分析：檢查發(fā)現(xiàn)被測介質(zhì)中含油污，因當(dāng)介質(zhì)中含有較大量的油污雜質(zhì)時(shí)，會(huì)污染 pH 電極。

審核編輯黃宇