pH理论(1)
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• 校准步骤：在校准模式下，将干净的电极插入第 一个缓冲溶液中（7.00、6.86），等待1分钟， 按Enter键，仪器开始进行第一点校准。当显示 屏上闪烁的电极消失后，仪器提示进行第二点校 准。将电极用蒸馏水冲洗干净后，再用滤纸小心 的吸去电极上的水分，放入第二种缓冲液中稳定 1分钟。用▲▼键选择该缓冲液的pH值，按Enter 键进行第二点校准。pH2050e型仪表必须从中性 点（7.00、6.86等）开始校准。
客观原因：例如取出的物料继续反应，物料pH值温度系 数的影响（由于在线测量温度和离线测量温度不同） ，物料pH值受流体流动的影响……
过程读数和实验室读数应同步变化
在线测量和取样测量的客观对比
1. 确认在线和取样测量系统都已正确校准； 2. 检查两个系统的温度设定是否正确； 3. 取出样品放入烧杯； 4. 将在线电极和对比电极同时放入烧杯中测量； 5. 观察两个pH测量系统的读数。
问题3
校准pH电极的目的是什么？
确定电极的实际工作曲线并输入给变 送器，使变送器能正确的计算出pH值
表征pH电极的参数
• 零点（Zero）、斜率（Slope）、膜阻抗 （Glass Imp.）
• 零点的表示：pH、mV， 可用范围： 6.50~7.50 pH 或 -30~+30mV
• 斜率的表示：mV/pH、% 可用范围：53~63mV/pH 或 90%~110%
敏感膜
酸性
+
正电荷 +
+
+ ++
H+
玻璃膜
碱性
内参比液
--- 负电荷
- --
H+
玻璃敏感膜 (0.2 - 0.5mm)
胶层 约0.1 mm
pH电极的分类
• Mettler-Toledo有上千个pH电极的标号，适用 于多种工业过程
• 按参比电解液分为三类：液体电极、凝胶电极 、固体电极。每一类电解液有多种标号
（订货号：51340070，250ml）。
隔膜的清洗
硫污染： S2- ＋ Ag+ ＝Ag2S
pH电极日常维护小结
正确的维护确保测量的精度和稳定性 延长电极使用寿命
定期校准（标定） 定期加入电解液（465和InPro2000电极） 避免负压，防止料液倒灌入参比体系中 正确的保存电极 污染物的清洗，保持隔膜清洁
• 某些凝胶电极的隔膜有白色硅 胶覆盖，必须用包装盒内所附 的小刀把白色硅胶彻底刮去（ 刀尖有刮陶瓷的感觉）；
• 观察敏感膜球泡内液体是否充 满。
电缆线的保护
• 电缆线传输高阻抗的电位差信号， 应避免受潮、机械损伤和打死折。
问题
pH电缆线可以接起来再用吗？
NO！
操作和维护
如何对pH进行正确校准?
(mol/L) 01 1 0.1 2 0.01 3 0.001 4 0.0001 5 0.00001 6 0.000001 7 0.0000001
8 0.00000001 9 0.000000001 10 0.0000000001 11 0.00000000001 12 0.000000000001 13 0.0000000000001 14 0.00000000000001
pH复合电极的储存
• 将电极浸泡在相应的电解液中 • 不要干放电极 • 千万不要放在蒸馏水中！
Troubleshooting
现场测量和取样测量
同一样品
20oC
50oC
现象 - 过程读数和实验室读数不一致
主观原因：例如仪表的校准存在问题（包括在线和离线 仪表），离线测量时搅拌不充分，温度补偿错误……
• 按敏感膜分为四类：普通、耐碱、低温、耐氢 氟酸
• 隔膜数量和类型 • 电极长度
• …...
pH 电极的理论核心—
能斯特方程
E0 = 标准电位பைடு நூலகம்
R = 气体常数
T = 温度 °K
F = 法拉第常数
例子： 在 25℃计算斜率 S = 2.303 X 8.314
X 298/96493 = 59.16 mV/pH
石灰 (sat)
H2SO40.37% (0.1N) 4.9% (1N)
工业化学品
HCN 0.27% (0.1N)
NH4OH 1.7% 1.0N NH4OH 0.017% (0.01N)
乙二酸钾 0.98% (0.1N)
碳酸钠 0.84% (0.1N)
pH值与活度的对应关系
酸性 中性 碱性
pH 氢离子的活度
校准步骤－pH2100e
1. 进入校准模式：进入校准模式的步骤为：在测量模式 下按“Cal”键，用和键输入密码1100，按 “Enter”键进入校准模式，仪器出现“CAL 1”。pH的 校准包括单点校准和两点校准，通常进行两点校准。 一般情况下不能用密码1001进行校准。
2. 校准步骤：在校准模式下，将干净的电极插入第一个 缓冲溶液中（7.00、6.86），等待1分钟，按Enter键 ，仪器开始进行第一点校准。当显示屏上闪烁的沙漏 图标消失后，仪器提示进行第二点校准（CAL 2）。 将电极用蒸馏水冲洗干净后，再用滤纸小心的吸去电 极上的水分，放入第二种缓冲液中稳定1分钟。按 Enter键进行第二点校准。完成后按“Enter”键确认。
能斯特响应曲线—pH电极的理论工作曲线
500 mV 400
300 200
100 pH
0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
-100
-200 -300
-400 -500
25℃时
实际pH电极的工作曲线
500 mV 400
理论工作曲线
300
200
实际pH
电极零点
100 pH
pH测量系统包括
变送器
护套
电缆线
pH复合 电极
pH复合电极
包括 ........玻璃电极 ..…参比电极
玻璃电极和参比电极之间的电势差与 溶液的pH值有关。
- E = EpH
E reference
典型的pH 复合电极
参比电极
因无法单独测量玻璃电极的电势，因 此还需另一支电极即参比电极。这支 电极的电势必须与被测样品溶液的性 质无关。
什么是 pH?
pH描述溶液 酸性 （H+） 或碱性 （OH-） 程度
真酸呀，pH 值太低啦!
pH值的定义
溶液中氢离子活度的负对数。
pH = -log aH+
aH+氢离子活度，与氢离子浓度和溶液温度有关。
f 即aH+ = （[H+], T）
问题
在非水介质中测量的是pH值吗？
严格说来不是
酸和碱的电离
☺ 使用新鲜的缓冲液 ☺ 在校准过程中冲洗电极并吸干水分。
请勿擦拭电极 ☺ 电极放入缓冲液后应等待1分钟，使读
数稳定
电极校准周期
校准周期取决于：
• 被测介质的特性（测量环境） • 所要求的测量精度 • 电极的使用时间
校准步骤－pH2050e
1. 进入校准模式：在测量模式下按Cal键，用▲▼ 键输入密码11，按Enter即可。pH的校准包括单 点校准和两点校准。
如果两个电极测量结果相 近则说明对比结果一致
在线测量系统问题的处理
系统的组成：电极、电缆、变送器
出现问题的概率：
变送器 电缆线 电极
小
大
有多套系统时简单实用 的处理方法：替换法
常用测试方法
• 模拟器测试法
可测试变送器和电缆线，规范可靠的 方法。
• 替换法
适用于多套系统，可测试电极、电缆 线和变送器。
• 酸 - 溶于水提供 H+离子
HCl
H+ + Cl-
• 碱 - 溶于水提供 OH- 离子
NaOH Na+ + OH-
不同物料的pH值
日常 用品
橙汁
纯水
柠檬汁
奶酪
含镁奶 蛋白
啤酒 牛奶 硼酸钠
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
HCl 乙酸 0.6% (0.1N)
NaOH 4%
氢氧根离子的活度
(mol/L) 0.00000000000001 0.0000000000001 0.000000000001 0.00000000001 0.0000000001 0.000000001 0.00000001 0.0000001
0.000001 0.00001 0.0001 0.001 0.01 0.1 1
0
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 -100
-200
-300
实际工作曲线
-400
-500
pH电极的校准
500 mV
400
理论工作曲线
300
200
100
0
0 1 2 34 5 6 7 8 9
-100
校准点1
校准点2
-200
-300
实际工作曲线
-400
-500
两点确定一条直线
温度如何影响pH测量?
电极斜率 电极使用寿命 • 电极响应时间
太热了！
请注意
保持隔膜清洁！
电极的清洗
• 一般污染：使用水、 0.1MNaOH或0.1MHCl清洗电极 数分钟；
• 油脂或有机物的污染：用丙酮或乙醇清洗电极数秒钟 • 蛋白质污染（隔膜变黄）：将电极用9891清洗液处理
（订货号：51340068，250ml）； • 硫化物污染（隔膜变黑）：将电极用9892清洗液处理
实际pH 电极零点
10 11 12
pH 13 14
安装
多种安装方式
外循环测量
测量点的选择
• 测量点应该有良好的代表性； • 避开流体流动的死角； • 便于操作和维护。
护套安装的角度
• 侧插式安装至少和水平方向呈15o角；
问题
pH探头尾部向下的安装正确吗？
电极的准备
• 液体电极（InPro2000和465） 如需加压必须将加液孔的橡皮 塞拿掉；
客观原因：例如取出的物料继续反应，物料pH值温度系 数的影响（由于在线测量温度和离线测量温度不同） ，物料pH值受流体流动的影响……
过程读数和实验室读数应同步变化
在线测量和取样测量的客观对比
1. 确认在线和取样测量系统都已正确校准； 2. 检查两个系统的温度设定是否正确； 3. 取出样品放入烧杯； 4. 将在线电极和对比电极同时放入烧杯中测量； 5. 观察两个pH测量系统的读数。
问题3
校准pH电极的目的是什么？
确定电极的实际工作曲线并输入给变 送器，使变送器能正确的计算出pH值
表征pH电极的参数
• 零点（Zero）、斜率（Slope）、膜阻抗 （Glass Imp.）
• 零点的表示：pH、mV， 可用范围： 6.50~7.50 pH 或 -30~+30mV
• 斜率的表示：mV/pH、% 可用范围：53~63mV/pH 或 90%~110%
敏感膜
酸性
+
正电荷 +
+
+ ++
H+
玻璃膜
碱性
内参比液
--- 负电荷
- --
H+
玻璃敏感膜 (0.2 - 0.5mm)
胶层 约0.1 mm
pH电极的分类
• Mettler-Toledo有上千个pH电极的标号，适用 于多种工业过程
• 按参比电解液分为三类：液体电极、凝胶电极 、固体电极。每一类电解液有多种标号
（订货号：51340070，250ml）。
隔膜的清洗
硫污染： S2- ＋ Ag+ ＝Ag2S
pH电极日常维护小结
正确的维护确保测量的精度和稳定性 延长电极使用寿命
定期校准（标定） 定期加入电解液（465和InPro2000电极） 避免负压，防止料液倒灌入参比体系中 正确的保存电极 污染物的清洗，保持隔膜清洁
• 某些凝胶电极的隔膜有白色硅 胶覆盖，必须用包装盒内所附 的小刀把白色硅胶彻底刮去（ 刀尖有刮陶瓷的感觉）；
• 观察敏感膜球泡内液体是否充 满。
电缆线的保护
• 电缆线传输高阻抗的电位差信号， 应避免受潮、机械损伤和打死折。
问题
pH电缆线可以接起来再用吗？
NO！
操作和维护
如何对pH进行正确校准?
(mol/L) 01 1 0.1 2 0.01 3 0.001 4 0.0001 5 0.00001 6 0.000001 7 0.0000001
8 0.00000001 9 0.000000001 10 0.0000000001 11 0.00000000001 12 0.000000000001 13 0.0000000000001 14 0.00000000000001
pH复合电极的储存
• 将电极浸泡在相应的电解液中 • 不要干放电极 • 千万不要放在蒸馏水中！
Troubleshooting
现场测量和取样测量
同一样品
20oC
50oC
现象 - 过程读数和实验室读数不一致
主观原因：例如仪表的校准存在问题（包括在线和离线 仪表），离线测量时搅拌不充分，温度补偿错误……
• 按敏感膜分为四类：普通、耐碱、低温、耐氢 氟酸
• 隔膜数量和类型 • 电极长度
• …...
pH 电极的理论核心—
能斯特方程
E0 = 标准电位பைடு நூலகம்
R = 气体常数
T = 温度 °K
F = 法拉第常数
例子： 在 25℃计算斜率 S = 2.303 X 8.314
X 298/96493 = 59.16 mV/pH
石灰 (sat)
H2SO40.37% (0.1N) 4.9% (1N)
工业化学品
HCN 0.27% (0.1N)
NH4OH 1.7% 1.0N NH4OH 0.017% (0.01N)
乙二酸钾 0.98% (0.1N)
碳酸钠 0.84% (0.1N)
pH值与活度的对应关系
酸性 中性 碱性
pH 氢离子的活度
校准步骤－pH2100e
1. 进入校准模式：进入校准模式的步骤为：在测量模式 下按“Cal”键，用和键输入密码1100，按 “Enter”键进入校准模式，仪器出现“CAL 1”。pH的 校准包括单点校准和两点校准，通常进行两点校准。 一般情况下不能用密码1001进行校准。
2. 校准步骤：在校准模式下，将干净的电极插入第一个 缓冲溶液中（7.00、6.86），等待1分钟，按Enter键 ，仪器开始进行第一点校准。当显示屏上闪烁的沙漏 图标消失后，仪器提示进行第二点校准（CAL 2）。 将电极用蒸馏水冲洗干净后，再用滤纸小心的吸去电 极上的水分，放入第二种缓冲液中稳定1分钟。按 Enter键进行第二点校准。完成后按“Enter”键确认。
能斯特响应曲线—pH电极的理论工作曲线
500 mV 400
300 200
100 pH
0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
-100
-200 -300
-400 -500
25℃时
实际pH电极的工作曲线
500 mV 400
理论工作曲线
300
200
实际pH
电极零点
100 pH
pH测量系统包括
变送器
护套
电缆线
pH复合 电极
pH复合电极
包括 ........玻璃电极 ..…参比电极
玻璃电极和参比电极之间的电势差与 溶液的pH值有关。
- E = EpH
E reference
典型的pH 复合电极
参比电极
因无法单独测量玻璃电极的电势，因 此还需另一支电极即参比电极。这支 电极的电势必须与被测样品溶液的性 质无关。
什么是 pH?
pH描述溶液 酸性 （H+） 或碱性 （OH-） 程度
真酸呀，pH 值太低啦!
pH值的定义
溶液中氢离子活度的负对数。
pH = -log aH+
aH+氢离子活度，与氢离子浓度和溶液温度有关。
f 即aH+ = （[H+], T）
问题
在非水介质中测量的是pH值吗？
严格说来不是
酸和碱的电离
☺ 使用新鲜的缓冲液 ☺ 在校准过程中冲洗电极并吸干水分。
请勿擦拭电极 ☺ 电极放入缓冲液后应等待1分钟，使读
数稳定
电极校准周期
校准周期取决于：
• 被测介质的特性（测量环境） • 所要求的测量精度 • 电极的使用时间
校准步骤－pH2050e
1. 进入校准模式：在测量模式下按Cal键，用▲▼ 键输入密码11，按Enter即可。pH的校准包括单 点校准和两点校准。
如果两个电极测量结果相 近则说明对比结果一致
在线测量系统问题的处理
系统的组成：电极、电缆、变送器
出现问题的概率：
变送器 电缆线 电极
小
大
有多套系统时简单实用 的处理方法：替换法
常用测试方法
• 模拟器测试法
可测试变送器和电缆线，规范可靠的 方法。
• 替换法
适用于多套系统，可测试电极、电缆 线和变送器。
• 酸 - 溶于水提供 H+离子
HCl
H+ + Cl-
• 碱 - 溶于水提供 OH- 离子
NaOH Na+ + OH-
不同物料的pH值
日常 用品
橙汁
纯水
柠檬汁
奶酪
含镁奶 蛋白
啤酒 牛奶 硼酸钠
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14
HCl 乙酸 0.6% (0.1N)
NaOH 4%
氢氧根离子的活度
(mol/L) 0.00000000000001 0.0000000000001 0.000000000001 0.00000000001 0.0000000001 0.000000001 0.00000001 0.0000001
0.000001 0.00001 0.0001 0.001 0.01 0.1 1
0
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 -100
-200
-300
实际工作曲线
-400
-500
pH电极的校准
500 mV
400
理论工作曲线
300
200
100
0
0 1 2 34 5 6 7 8 9
-100
校准点1
校准点2
-200
-300
实际工作曲线
-400
-500
两点确定一条直线
温度如何影响pH测量?
电极斜率 电极使用寿命 • 电极响应时间
太热了！
请注意
保持隔膜清洁！
电极的清洗
• 一般污染：使用水、 0.1MNaOH或0.1MHCl清洗电极 数分钟；
• 油脂或有机物的污染：用丙酮或乙醇清洗电极数秒钟 • 蛋白质污染（隔膜变黄）：将电极用9891清洗液处理
（订货号：51340068，250ml）； • 硫化物污染（隔膜变黑）：将电极用9892清洗液处理
实际pH 电极零点
10 11 12
pH 13 14
安装
多种安装方式
外循环测量
测量点的选择
• 测量点应该有良好的代表性； • 避开流体流动的死角； • 便于操作和维护。
护套安装的角度
• 侧插式安装至少和水平方向呈15o角；
问题
pH探头尾部向下的安装正确吗？
电极的准备
• 液体电极（InPro2000和465） 如需加压必须将加液孔的橡皮 塞拿掉；