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工業(yè)pH計電極使用中常遇見問題分析與解決
日期：2025-01-11 01:59
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摘要：工業(yè)pH計電極使用中常遇見問題分析與解決
工業(yè)pH計電極使用中常遇見問題分析與解決
1、化工生產(chǎn)中，大部分反應(yīng)都是在液相中進行，中間產(chǎn)品和*終產(chǎn)品的pH值往往是影響生產(chǎn)過程質(zhì)量的重要因素。因此，在線監(jiān)測介質(zhì)pH值對于穩(wěn)定工藝、提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低原材料消耗、減少設(shè)備腐蝕具有重要作用。工業(yè)pH計是一種連續(xù)檢測溶液pH值的儀器。其發(fā)送部分電極（工作電極和參比電極）的應(yīng)用是儀器能否獲得正確參數(shù)的關(guān)鍵。
影響電極使用的原因分析
2.1 溫度因素 2.1.1 溫度對玻璃電極的影響 1. 從原電池的電動勢表達式可以看出，電極電位與溶液溫度成正比。在電極校準的溫度范圍內(nèi)，一般可以通過溫度電極（pt100或pt1000）在轉(zhuǎn)換器反饋電路中進行補償。 2、玻璃電極 具有很高的內(nèi)阻（工業(yè)玻璃電極電阻一般小于500MΩ），其大小不僅與玻璃膜的成分和厚度有關(guān)，還與溫度有關(guān)（指數(shù)關(guān)系，電阻大約增加一倍）。 3、高溫會促進敏感玻璃膜表面水化層可溶部分的溶解，影響電極電位，造成電極老化。老化周期取決于介質(zhì)成分和溫度。在同一介質(zhì)中，假設(shè)活性循環(huán)在 25°C 時為 100%，在 80°C 時為 20%，而在 120°C 時僅為 5%。 2.1.2 溫度對參比電極的影響 1、在環(huán)境溫度較高的情況下，流動式可充電參比電極（充滿飽和KCl溶液）內(nèi)部常有KCl結(jié)晶析出，造成參比電極液接不同的潛力。穩(wěn)定的;同時，結(jié)晶可能會堵塞電極底部的陶瓷塞，使電解液不能泄漏到測量溶液中并堵塞電通路。 2、甘汞電極易受溫度變化影響，應(yīng)避免在高溫或溫度波動較大的介質(zhì)中使用。銀-氯化銀電極的工作溫度可以更高，穩(wěn)定性更高。 2.2 流量參比電極微滲透壓的影響參比電極底部的陶瓷塞在電路徑上產(chǎn)生中間阻抗。當該阻抗大于 0.1MΩ 時，參比電極電位將不穩(wěn)定或漂移。非常臟的介質(zhì)會污染電極表面并可能堵塞陶瓷塞。對于流動式參比電極，電通道的形成依賴于電極中電解液的微滲透壓，使電解液能夠滲透到測量溶液中。當介質(zhì)壓力或濃度較高時而當補液通道不暢通，或有氣泡時，可能會阻礙電解液的外滲，增加電氣通路的中間阻抗。如果介質(zhì)倒轉(zhuǎn)進入電極，會污染鹽橋，甚至可能與電解液或內(nèi)電極發(fā)生?；瘜W反應(yīng)（例如：AgCl+硫化物→Ag2S）使電極中毒。 2.3 溶液pH值對電極的影響。玻璃電極在pH2～pH9外沒有很好的線性關(guān)系，在強酸溶液中容易形成大量的水合氫離子H3+O，使到達電極表面的H+數(shù)量相對減少，并且pH值增加。 .強堿介質(zhì)中的Na+也會參與溶液中的H+與電極水化層上的H+之間的交換過程，導致玻璃電極電位升高，pH值偏低。另外，在強氧化性介質(zhì)中，敏感玻璃膜中堿性物質(zhì)（主要是一價陽離子）的流失會破壞水化層，造成電極中毒?？蛇x擇耐酸電極。制造過程中采用的特殊工藝措施（特殊離子添加配方）增強了玻璃膜的抗酸中毒能力。同時，電極的零電位對應(yīng)于pH0=2，從而可以獲得在酸范圍內(nèi)的線性。更正。 2.4 敏感玻璃膜的活性當玻璃電極內(nèi)部溶液的pH值等于外部溶液的pH值時，玻璃膜兩側(cè)的電位差應(yīng)為零，但實際上存在不對稱電位Ea，其大小與玻璃的成分、厚度和生產(chǎn)條件有關(guān)。玻璃電極在蒸餾水或酸性溶液（0.1N稀鹽酸）中浸泡24小時后，玻璃膜表面會形成水化層，使Ea大大降低，電極處于活性狀態(tài)。此時的狀態(tài)。相應(yīng)地，當Ea較大時，稱電極老化。為使測量準確，玻璃電極在使用前應(yīng)活化，使用過程中必須定期活化。 2.5 信號線對地阻抗 電極產(chǎn)生的電動勢E的范圍很小（每個pH值對應(yīng)60mV）。為保證測量精度，測量系統(tǒng)的內(nèi)阻必須遠大于原電池的內(nèi)阻。玻璃電極在20℃時內(nèi)阻高達100MΩ，轉(zhuǎn)換器的輸入阻抗可達1012Ω，連接電極與測量系統(tǒng)的同軸電纜也是高阻抗（大于107Ω）。如果電纜連接插頭被污染或進水，電纜被腐蝕或損壞，阻抗降低，則信號在傳輸過程中會短路，無法正確測量。 2.6 環(huán)境磁場干擾 由于玻璃電極的電阻非常大，微小的電磁感應(yīng)會引起它作為電壓降添加到 E 中，導致測量誤差。
三、常見故障的處理方法
3.1 玻璃電極老化現(xiàn)象：響應(yīng)滯后；靈敏度下降；零漂移。處理： 1. 定期進行電極校準。 2、電極活化：可將老化電極浸入1M醋酸和1M氯化鉀的混合溶液（1：1）中，活化10分鐘后取出清洗。老化不嚴重的電極可通過將其浸入蒸餾水或0.1N稀鹽酸溶液中24小時來活化。 3.2 玻璃電極污染：靈敏度降低；測量偏差。處理方法： 1、電極上的堿性沉積物可用稀鹽酸溶液洗去，然后用蒸餾水清洗電極。 2.附著在電極上的油脂可用熱水和家用清潔劑清洗，或用紗布擦拭。 3、膠體污垢可用強鹽酸溶液清洗。清洗后，請用蒸餾水清洗電極。 4、用酸、堿溶劑或有機溶劑清洗后，應(yīng)將電極在蒸餾水中浸泡一段時間，以恢復損壞的水化層。 3.3 參比電極污染（陶瓷塞堵塞） 現(xiàn)象：測量值過高；指示不穩(wěn)定。處理方法：可以用熱水和家用清潔劑清洗；油性或堿性污垢可用有機溶劑（如酒精）或稀鹽酸溶液清洗；如果污染較重，可用軟毛刷刷洗或用濾紙條擦拭。對于非流動電極，將電極放入 80°C 的電解液中，直到電解液冷卻。 3.4 參比電極中毒現(xiàn)象：指示錯誤；不穩(wěn)定的指示；無法糾正。處理：如果只是參比電極中的電解液被污染，則更換電解液；如果非流動電極或內(nèi)電極中毒，請更換電極。 3.5 信號線對地電阻降低（<107Ω） 現(xiàn)象：指示不穩(wěn)定，跳動；顯示超出量程，無法測量。處理方法：更換電纜并用吹風機吹干電纜插頭或接線盒。
4、電極實際應(yīng)用經(jīng)驗
4.1 快速判斷電極是否良好 1.玻璃電極：接上已知好的參比電極，連接轉(zhuǎn)換器，用兩種標準緩沖溶液測試，分別讀取mV和pH值，檢查是否為60mV/pH值。 2、參比電極：將另一個已知好的參比電極連接到轉(zhuǎn)換器上，將待測電極連接到工作電極端子（注意兩個電極必須是同一類型的參比系統(tǒng)）。兩極同時浸入緩沖液中，通過“調(diào)零”操作在轉(zhuǎn)換器上讀取穩(wěn)定的0mV（pH7）。 4.2 電極保護 1、定期校準：電極在使用過程中應(yīng)定期校準，以保證測量值的準確性。同時通過狀態(tài)檢查可以及時發(fā)現(xiàn)故障。校準周期取決于應(yīng)用。玻璃電極不是完全能斯特響應(yīng)，用于校準的標準溶液pHS應(yīng)盡可能接近測量介質(zhì)pHX。 2、定期活化：電極使用一段時間后，應(yīng)主動取出活化，同時更換另一組電極。這樣的輪換可以延長壽命，更換周期應(yīng)比老化周期少1～2個月。 3、長期浸泡會使玻璃膜的可溶部分溶解，導致玻璃膜的氫功能降低。因此，如果玻璃電極長期不使用，*好清洗后晾干保存。 4、對于老化或中毒后經(jīng)過活化處理的電極，不要在介質(zhì)環(huán)境較差、檢測要求較高的工藝條件下使用，但可用于水介質(zhì)的pH檢測，使電極充分發(fā)揮作用。利用并延長其使用壽命。當電極靈敏度低于25mV/pH時，不宜繼續(xù)使用。
影響電極使用的原因分析
2.1 溫度因素 2.1.1 溫度對玻璃電極的影響 1. 從原電池的電動勢表達式可以看出，電極電位與溶液溫度成正比。在電極校準的溫度范圍內(nèi)，一般可以通過溫度電極（pt100或pt1000）在轉(zhuǎn)換器反饋電路中進行補償。 2、玻璃電極 具有很高的內(nèi)阻（工業(yè)玻璃電極電阻一般小于500MΩ），其大小不僅與玻璃膜的成分和厚度有關(guān)，還與溫度有關(guān)（指數(shù)關(guān)系，電阻大約增加一倍）。 3、高溫會促進敏感玻璃膜表面水化層可溶部分的溶解，影響電極電位，造成電極老化。老化周期取決于介質(zhì)成分和溫度。在同一介質(zhì)中，假設(shè)活性循環(huán)在 25°C 時為 100%，在 80°C 時為 20%，而在 120°C 時僅為 5%。 2.1.2 溫度對參比電極的影響 1、在環(huán)境溫度較高的情況下，流動式可充電參比電極（充滿飽和KCl溶液）內(nèi)部常有KCl結(jié)晶析出，造成參比電極液接不同的潛力。穩(wěn)定的;同時，結(jié)晶可能會堵塞電極底部的陶瓷塞，使電解液不能泄漏到測量溶液中并堵塞電通路。 2、甘汞電極易受溫度變化影響，應(yīng)避免在高溫或溫度波動較大的介質(zhì)中使用。銀-氯化銀電極的工作溫度可以更高，穩(wěn)定性更高。 2.2 流量參比電極微滲透壓的影響參比電極底部的陶瓷塞在電路徑上產(chǎn)生中間阻抗。當該阻抗大于 0.1MΩ 時，參比電極電位將不穩(wěn)定或漂移。非常臟的介質(zhì)會污染電極表面并可能堵塞陶瓷塞。對于流動式參比電極，電通道的形成依賴于電極中電解液的微滲透壓，使電解液能夠滲透到測量溶液中。當介質(zhì)壓力或濃度較高時而當補液通道不暢通，或有氣泡時，可能會阻礙電解液的外滲，增加電氣通路的中間阻抗。如果介質(zhì)倒轉(zhuǎn)進入電極，會污染鹽橋，甚至可能與電解液或內(nèi)電極發(fā)生?；瘜W反應(yīng)（例如：AgCl+硫化物→Ag2S）使電極中毒。 2.3 溶液pH值對電極的影響。玻璃電極在pH2～pH9外沒有很好的線性關(guān)系，在強酸溶液中容易形成大量的水合氫離子H3+O，使到達電極表面的H+數(shù)量相對減少，并且pH值增加。 .強堿介質(zhì)中的Na+也會參與溶液中的H+與電極水化層上的H+之間的交換過程，導致玻璃電極電位升高，pH值偏低。另外，在強氧化性介質(zhì)中，敏感玻璃膜中堿性物質(zhì)（主要是一價陽離子）的流失會破壞水化層，造成電極中毒?？蛇x擇耐酸電極。制造過程中采用的特殊工藝措施（特殊離子添加配方）增強了玻璃膜的抗酸中毒能力。同時，電極的零電位對應(yīng)于pH0=2，從而可以獲得在酸范圍內(nèi)的線性。更正。 2.4 敏感玻璃膜的活性當玻璃電極內(nèi)部溶液的pH值等于外部溶液的pH值時，玻璃膜兩側(cè)的電位差應(yīng)為零，但實際上存在不對稱電位Ea，其大小與玻璃的成分、厚度和生產(chǎn)條件有關(guān)。玻璃電極在蒸餾水或酸性溶液（0.1N稀鹽酸）中浸泡24小時后，玻璃膜表面會形成水化層，使Ea大大降低，電極處于活性狀態(tài)。此時的狀態(tài)。相應(yīng)地，當Ea較大時，稱電極老化。為使測量準確，玻璃電極在使用前應(yīng)活化，使用過程中必須定期活化。 2.5 信號線對地阻抗 電極產(chǎn)生的電動勢E的范圍很小（每個pH值對應(yīng)60mV）。為保證測量精度，測量系統(tǒng)的內(nèi)阻必須遠大于原電池的內(nèi)阻。玻璃電極在20℃時內(nèi)阻高達100MΩ，轉(zhuǎn)換器的輸入阻抗可達1012Ω，連接電極與測量系統(tǒng)的同軸電纜也是高阻抗（大于107Ω）。如果電纜連接插頭被污染或進水，電纜被腐蝕或損壞，阻抗降低，則信號在傳輸過程中會短路，無法正確測量。 2.6 環(huán)境磁場干擾 由于玻璃電極的電阻非常大，微小的電磁感應(yīng)會引起它作為電壓降添加到 E 中，導致測量誤差。
三、常見故障的處理方法
3.1 玻璃電極老化現(xiàn)象：響應(yīng)滯后；靈敏度下降；零漂移。處理： 1. 定期進行電極校準。 2、電極活化：可將老化電極浸入1M醋酸和1M氯化鉀的混合溶液（1：1）中，活化10分鐘后取出清洗。老化不嚴重的電極可通過將其浸入蒸餾水或0.1N稀鹽酸溶液中24小時來活化。 3.2 玻璃電極污染：靈敏度降低；測量偏差。處理方法： 1、電極上的堿性沉積物可用稀鹽酸溶液洗去，然后用蒸餾水清洗電極。 2.附著在電極上的油脂可用熱水和家用清潔劑清洗，或用紗布擦拭。 3、膠體污垢可用強鹽酸溶液清洗。清洗后，請用蒸餾水清洗電極。 4、用酸、堿溶劑或有機溶劑清洗后，應(yīng)將電極在蒸餾水中浸泡一段時間，以恢復損壞的水化層。 3.3 參比電極污染（陶瓷塞堵塞） 現(xiàn)象：測量值過高；指示不穩(wěn)定。處理方法：可以用熱水和家用清潔劑清洗；油性或堿性污垢可用有機溶劑（如酒精）或稀鹽酸溶液清洗；如果污染較重，可用軟毛刷刷洗或用濾紙條擦拭。對于非流動電極，將電極放入 80°C 的電解液中，直到電解液冷卻。 3.4 參比電極中毒現(xiàn)象：指示錯誤；不穩(wěn)定的指示；無法糾正。處理：如果只是參比電極中的電解液被污染，則更換電解液；如果非流動電極或內(nèi)電極中毒，請更換電極。 3.5 信號線對地電阻降低（<107Ω） 現(xiàn)象：指示不穩(wěn)定，跳動；顯示超出量程，無法測量。處理方法：更換電纜并用吹風機吹干電纜插頭或接線盒。
4、電極實際應(yīng)用經(jīng)驗
4.1 快速判斷電極是否良好 1.玻璃電極：接上已知好的參比電極，連接轉(zhuǎn)換器，用兩種標準緩沖溶液測試，分別讀取mV和pH值，檢查是否為60mV/pH值。 2、參比電極：將另一個已知好的參比電極連接到轉(zhuǎn)換器上，將待測電極連接到工作電極端子（注意兩個電極必須是同一類型的參比系統(tǒng)）。兩極同時浸入緩沖液中，通過“調(diào)零”操作在轉(zhuǎn)換器上讀取穩(wěn)定的0mV（pH7）。 4.2 電極保護 1、定期校準：電極在使用過程中應(yīng)定期校準，以保證測量值的準確性。同時通過狀態(tài)檢查可以及時發(fā)現(xiàn)故障。校準周期取決于應(yīng)用。玻璃電極不是完全能斯特響應(yīng)，用于校準的標準溶液pHS應(yīng)盡可能接近測量介質(zhì)pHX。 2、定期活化：電極使用一段時間后，應(yīng)主動取出活化，同時更換另一組電極。這樣的輪換可以延長壽命，更換周期應(yīng)比老化周期少1～2個月。 3、長期浸泡會使玻璃膜的可溶部分溶解，導致玻璃膜的氫功能降低。因此，如果玻璃電極長期不使用，*好清洗后晾干保存。 4、對于老化或中毒后經(jīng)過活化處理的電極，不要在介質(zhì)環(huán)境較差、檢測要求較高的工藝條件下使用，但可用于水介質(zhì)的pH檢測，使電極充分發(fā)揮作用。利用并延長其使用壽命。當電極靈敏度低于25mV/pH時，不宜繼續(xù)使用。