酸度计是一种常用的仪器设备,主要用来精密测量液体介质的酸碱度值,配上相应的离子选择电极也可以测量离子电极电位MV值。被广泛应用于环保、污水处理、科研、制药、发酵、化工、养殖、自来水等领域。该仪器也是食品厂、饮用水厂办QS、HACCP认证中的必备检验设备,
一、技术方面:
1、酸度计的制造工艺:一台好的酸度计是非常讲究生产工艺的,主要表现在内部线路及元器件上,有很多劣质的厂商低成本生产的酸度计内部线路杂乱粗糙,元器件品质低劣,这样的产品根本无法保障仪器的正确稳定及安全。
2、酸度计的设计原理:产品的设计原理是仪器的核心,卓越的产品设计能够降低成本的同时又不放弃对精度的追求,其实最关键的区别是模拟电路及数值电路,由于技术的发展及单片机价格的降低,使目前数值电路成为主流产品,他具备的优点也是模拟电路无法相比的。
二、使用方面:
1、准确性:
没有准确性的酸度计没有任何使用价值。判断的方式是使用高精度的仪器或高精度的标准液校验。
2、稳定性:
一台不稳定的酸度计读数困难,也很难保证仪器的准确性,稳定性表现在两方面,一方面是单台仪器的稳定性,可以将同一仪器长时间放置稳定溶液中,看数值是否变化及变化幅度;另一方面的多台仪器的稳定性,将几台校验好的同一型号仪器放同一稳定溶液中看读数是否一致,误差有多少,如果几台同型号仪器之间不能保证稳定性,那就很难保证每台仪器的准确和稳定性。
3、常见误差的调整:
温度是最明显的造成PH误差的因数,有无温度探头,以及温度探头的灵敏度同样影响仪器的使用。
4、操作方便,界面美观:
使用者这方面是比较容易判断的,有些旧式的仪器,采用模拟开关,导致校准困难,细小的变化不容易发觉,容易产生致命的系统误差。另一方面,考虑到成本和技术的原因,仍然有许多仪器采用LED数码管,显示内容不够丰富,当然也有厂商通过一定途径弥补了这一缺点。目前比较多采用的方便操作的界面一般是LCD液晶显示+键盘式操作。
5、探头优劣:
这点毋庸置疑,探头的性能直接影响仪器的一些技术指标,再优越的仪器配备劣质探头都是无济于事。
6、安全性:
近年越来越多的客户对操作安全性开始关注,设计良好的仪器采用较低的安全电压输入可以大大提高安全性能。
通过测定电极与参比电极组成的工作电池在溶液中测得的电位差,并利用待测溶液的pH值与工作电池的电势大小之间的线性关系,再通过电流计转换成pH单位数值来实现测定。
数显酸度计参数:
仪器级别: 0.1 级。
测量范围: pH 0.00~14.00pH ;mV 0 ~ ± 1400mV。
分辨率: 0.01pH , 1mV , 0.1 ℃。
温度补偿范围: 0 ~ 60 ℃。
电子单元基本误差: pH ± 0.05pH ;mV ± 1% ( FS )。
仪器基本误差:± 0.1pH。
电子单元输入电流:不大于 1 × 10 - 11 A。
电子单元输入阻抗:不小于 3 × 10 11 Ω。
电子单元重复性误差: pH 0.05pHmV 5mV。
仪器重复性误差:不大于 0.05pH。
电子单元稳定性:± 0.05pH ± 1 个字 /3h。
外形尺寸: 220 × 160 × 65mm ( l × b × h )。
重量: 0.3kg。
数显酸度计维护:
目前实验室使用的电极都是复合电极,其优点是使用方便,不受氧化性或还原性物质的影响,且平衡速度较快。
使用时,将电极加液口上所套的橡胶套和下端的橡皮套全取下,以保持电极内氯化甲溶液的液压差。
下面就把电极的使用与维护简单作一介绍:
复合电极不用时,可充分浸泡3M氯化甲溶液中。切忌用洗涤液或其他吸水性试剂浸洗。
使用前,检查玻璃电极前端的球泡。正常情况下,电极应该透明而无裂纹;球泡内要充满溶液,不能有气泡存在。
测量浓度较大的溶液时,尽量缩短测量时间,用后仔细清洗,防止被测液粘附在电极上而污染电极。
清洗电极后,不要用滤纸擦拭玻璃膜,而应用滤纸吸干, 避免损坏玻璃薄膜、防止交叉污染,影响测量精度。
测量中注意电极的银—氯化银内参比电极应浸入到球泡内氯化物缓冲溶液中,避免电计显示部分出现数字乱跳现象。使用时,注意将电极轻轻甩几下。
电极不能用于强酸、强碱或其他腐蚀性溶液。
严禁在脱水性介质如无水乙醇、重铬酸钾等中使用。
→pH玻璃电极的贮存
短期:贮存在pH=4的缓冲溶液中;
长期:贮存在pH=7的缓冲溶液中。
→pH玻璃电极的清洗。
目前酸度计种类、型号很多,但基本构造都相似,都主要由指示电极、参比电极、被测液、导线连接组成一个原电池装置,工作装置如下图所示。
1.参比电极
在工作电池中,电位恒定不变的电极称为参比电极。参比电极是决定指示电极电位的重要因素。精确的参比电极是标准氢电极,但于其制作比较麻烦,实际应用不多。常见的参比电极是甘电极和银-氯化银电极。
(1)甘汞电极是由汞(Hg)和甘汞的糊状物装入一定浓度的溶液中构成的。
甘汞电极(参比电极)的特点是电位值固定不变,其电极反应式如下:
电位在t=25℃时表达式为:
其中为标准甘汞电极电位值。由上式可知,当t一定时,甘汞电极的点位值取决于KC1溶液中CI-浓度。C1-汞电极中氯化钾溶液常用的浓度有三种,每种对应的甘汞电极的电极电位如下:
(2)银-氯化银电极
也是一种广泛应用的参比电极,它是将银丝表面镀上一层氯化银,侵入到用氯化银饱和的一定浓度的氯化钾溶液中,其电极反应为:
由上式可知,当l一定时,银-氯化银电极的点位置也取决于KC1溶液中的C1-浓度,银-氯化银电极中氯化钾溶液常用的浓度有三种,每种浓度对应的银-氯化银电极的电位如下:
2.指示电极
指示电极的电位随待测离子的浓度的变化而改变。为避免共存离子的干扰,要求指示电极对其响应离子应具有较高的选择性。另外,指示电极还应具有灵敏度高、测量浓度范围宽、响应速度快等特点。按结构和原理的不同,可将指示电极分为金属-金属离子电极、金属-金属难溶盐电极、惰性金属电极和离子选择性电极等。在直接电位法测定溶液pH中,常见的是离子选择性电极中的pH玻璃电极。
(1)pH玻璃电极的构造如图所示。它的主要部分是一个玻璃泡,泡的下半部为特殊材料组成的玻璃薄膜。膜厚为30~100μm。在玻璃泡中装有O.lmol/LHCl溶液作为内参比溶液(或称为内充液),内充液中插入一根银-氯化银电极作为内参比电极。内参比电极的电位是恒定的,与被测溶液的PH无关。玻璃电极作为指示电极,其作用主要在玻璃膜上。
(2)膜电位当玻璃电极作为指示电极浸人被测溶液时,玻璃膜处于内部溶液和试样溶液之间,这时跨越玻璃膜产生一电位差△EM,这种电位差称为膜电位,它与氢离子活度之间的关系符合能斯特公式:
(3)不对称电位由式可见,当ch试=ch内时,厶EM应为零。但实际上测量表明并不等于零,跨越玻璃膜仍存在一定的电位差,这种电位差称为不对称电位。当玻璃电极在水溶液中长吋间浸泡后,可使不对称电位达到恒定值,合并于式的常数K中。
(4)玻璃电极的电位玻璃电极具有内参比电极,通常是银-氯化银电极,其电位是恒定的,与待测pH无关。所以玻璃电极的电位值应是内参比电极和膜电位之和。
玻璃电极的优点是对H+有高度的选择性,使用范围广,不受氧化剂、还原剂影响,适用于有色、浑浊或胶态溶液的pH测定及具有响应快(达到平衡快)、不沾污试液的特点。但由于膜太薄,不能用于含F-的溶液,并且电极电阻高。玻璃电极的pH测量范围一般为1~10。当试液PH<1时,测量结果偏高,称为“酸差”。当试液pH>10时,测量结果偏低,称为“碱差”或“钠差”。