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PH电极的原理及构造简述

  • 发布日期:2022-02-10      浏览次数:1795
    • pH电极又称pH探头、pH传感器,英文名称pH electrode或pH sensor,是PH计上与被测物质接触的部分,通过测电极电位来表征pH值的装置。

      日常生活工作和生产中大部分的pH 值测量都是围绕液体工作的。例如人类摄入的食物药物以及液体居多,即使终产品不是液体其来源环境也是液体,譬如人类的液体食物有很多:白酒、啤酒、碳酸饮料、果汁、咖啡和茶叶,pH值影响着食物的风味和品质,pH值是药物生产中的重要指标。而pH值检测并不简单,工业制药生产液态物质比固态物质多得多(由此不难理解工业上水的重要性了),常见工业用水有冷却水、清洗用水、加热水、蒸汽和溶剂用水等,除此之外,还包括需要进一步做环保处理的污水。那么,工业生产中,物质经历着各种变化,相当一部分反应又伴随着氢离子浓度的变化,因此检测水相溶液中氢离子浓度的大小即pH值尤为重要原理。

      pH电极的构造:玻璃电极使用前,必须在水溶液中浸泡,使之生成一个三层结构,即中间的干玻璃层和两边的水化硅胶层。

      水化硅胶层具有界面,构成单独的一相,厚度一般为0.01~10μm。在水化层,玻璃上的Na+与H+发生离子交换而产生相界电位,也即道南电位。

      水化层表面可视作阳离子交换剂。溶液中H+经水化层扩散至干玻璃层,干玻璃层的阳离子向外扩散以补偿溶出的离子,离子的相对移动产生扩散电位。两者之和构成膜电位。

      通常有两种方法测量水相溶液中的pH值:比色法(pH试纸、比色皿)和电位法。其中只有电位法能够实现连续在线测量和过程监控、且可获得精确且结果可重复的pH值。pH电极测量的核心理论是能斯特方程。

      电位分析法所用的电极被称为原电池。原电池是一个系统,它的作用是使化学反应能量转成为电能。此电池的电压被称为电动势(EMF)。此电动势(EMF)由二个半电池构成。其中一个半电池称作测量电极,它的电位与特定的离子活度有关;另一个半电池为参比半电池,通常称作参比电极,它一般是与测量溶液相通,并且与测量仪表相连。最熟悉也是常用的PH指示电极是玻璃电极。

      一套工业在线pH测量系统通常由pH传感器即pH电极、pH变送器、电极护套及电缆等四部分构成。


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