PH电极的原理及构造简述

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。