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      PH電極的原理及構造簡述

      發布日期:2022-01-20      瀏覽次數:604
      pH電極又稱pH探頭、pH傳感器,英文名稱pH electrode或pH sensor,是PH計上與被測物質接觸的部分,通過測電極電位來表征pH值的裝置。
      日常生活工作和生產中大部分的pH 值測量都是圍繞液體工作的。例如人類攝入的食物藥物以及液體居多,即使終產品不是液體其來源環境也是液體,譬如人類的液體食物有很多:白酒、啤酒、碳酸飲料、果汁、咖啡和茶葉,pH值影響著食物的風味和品質,pH值是藥物生產中的重要指標。而pH值檢測并不簡單,工業制藥生產液態物質比固態物質多得多(由此不難理解工業上水的重要性了),常見工業用水有冷卻水、清洗用水、加熱水、蒸汽和溶劑用水等,除此之外,還包括需要進一步做環保處理的污水。那么,工業生產中,物質經歷著各種變化,相當一部分反應又伴隨著氫離子濃度的變化,因此檢測水相溶液中氫離子濃度的大小即pH值尤為重要原理。
      pH電極的構造:玻璃電極使用前,必須在水溶液中浸泡,使之生成一個三層結構,即中間的干玻璃層和兩邊的水化硅膠層。
      水化硅膠層具有界面,構成單獨的一相,厚度一般為0.01~10μm。在水化層,玻璃上的Na+與H+發生離子交換而產生相界電位,也即道南電位。
      水化層表面可視作陽離子交換劑。溶液中H+經水化層擴散至干玻璃層,干玻璃層的陽離子向外擴散以補償溶出的離子,離子的相對移動產生擴散電位。兩者之和構成膜電位。
      通常有兩種方法測量水相溶液中的pH值:比色法(pH試紙、比色皿)和電位法。其中只有電位法能夠實現連續在線測量和過程監控、且可獲得精確且結果可重復的pH值。pH電極測量的核心理論是能斯特方程。
      電位分析法所用的電極被稱為原電池。原電池是一個系統,它的作用是使化學反應能量轉成為電能。此電池的電壓被稱為電動勢(EMF)。此電動勢(EMF)由二個半電池構成。其中一個半電池稱作測量電極,它的電位與特定的離子活度有關;另一個半電池為參比半電池,通常稱作參比電極,它一般是與測量溶液相通,并且與測量儀表相連。最熟悉也是常用的PH指示電極是玻璃電極。
      一套工業在線pH測量系統通常由pH傳感器即pH電極、pH變送器、電極護套及電纜等四部分構成。
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