在造紙工業(yè)(紙漿蒸煮過程中堿液 pH 值控制)、印染行業(yè)(織物堿洗工序中 pH 值監(jiān)測)以及廢水處理(堿性廢水處理過程的 pH 值調(diào)節(jié))等領(lǐng)域,都需要準確測量強堿溶液的 pH 值,以保證生產(chǎn)工藝的順利進行和廢水達標排放。針對強堿環(huán)境,需要使用耐堿性能好的 pH 電極。這類電極通常采用特殊配方的玻璃膜,降低對氫氧根離子的響應(yīng),同時優(yōu)化參比系統(tǒng)的設(shè)計,提高其在強堿環(huán)境下的穩(wěn)定性。例如,一些電極采用凝膠狀的參比電解質(zhì),減少液接界堵塞的風(fēng)險;還有些電極使用聚合物膜代替?zhèn)鹘y(tǒng)玻璃膜,增強對強堿的耐受性。pH 電極出口產(chǎn)品需符合目標國認證,如歐盟 CE、美國 FDA 等要求。機械pH電極應(yīng)用
能斯特方程在pH電極測量中的應(yīng)用:能斯特方程是描述電極電位與溶液中離子濃度之間關(guān)系的重要方程,對于 pH 電極也同樣適用。其表達式為:E=E0+nF2.303RTlogaH+,其中E為電極電位,E0為標準電極電位,R為氣體常數(shù),T為定量溫度,n為反應(yīng)中轉(zhuǎn)移的電子數(shù),F(xiàn)為法拉第常數(shù),aH+為溶液中 H?的活度。在實際應(yīng)用中,由于活度系數(shù)的影響,通常使用 pH 值來表示溶液的酸堿度,pH = -log aH+。因此,能斯特方程可以改寫為:E=E0+nF2.303RT(?pH)。這表明,pH 電極的電位與溶液的 pH 值呈線性關(guān)系,通過測量電極電位,就可以計算出溶液的 pH 值。需要注意的是,在實際測量中,為了準確測量 pH 值,需要對電極進行校準,以確定E0的值,并考慮溫度等因素對測量結(jié)果的影響。機械pH電極應(yīng)用pH 電極長期使用后斜率低于 90%,建議及時更換以避免測量誤差擴大。
不同類型 pH 電極在復(fù)雜環(huán)境下的電位電壓穩(wěn)定性各有優(yōu)劣。玻璃電極在常規(guī)環(huán)境有較好表現(xiàn),但在極端條件下存在局限;固體接觸電極對電磁干擾有一定抗性,但在腐蝕性環(huán)境中面臨挑戰(zhàn);薄膜電極在輻射環(huán)境下穩(wěn)定性良好,但在其他復(fù)雜條件下可能出現(xiàn)結(jié)構(gòu)和性能問題;Ag/AgCl 電極在長期使用后期穩(wěn)定性下降;醌氫醌電極適用范圍較窄,超出范圍穩(wěn)定性受影響。未來,對于 pH 電極在復(fù)雜環(huán)境下的研究,可致力于開發(fā)新型材料與結(jié)構(gòu),綜合提升電極的抗干擾、抗腐蝕、耐高溫等性能,以滿足更多復(fù)雜環(huán)境下高精度 pH 測量的需求。同時,進一步完善電極性能監(jiān)測方法,實時掌握電極在復(fù)雜環(huán)境中的電位電壓穩(wěn)定性變化,及時進行維護與更換,保障測量工作的準確性與可靠性。
實際應(yīng)用中,玻璃膜配方往往是多種氧化物共同作用。例如,在 Li?O - La?O? - SiO?系統(tǒng)基礎(chǔ)上同時添加 Ta?O?和其他少量氧化物。研究表明,Li?O 與 Ta?O?共同作用時,對pH電極響應(yīng)速度和穩(wěn)定性具有協(xié)同效應(yīng)。Li?O 增加離子傳輸通道,Ta?O?提高玻璃膜的穩(wěn)定性和電導(dǎo)率。在特定 pH 范圍溶液測量中,單獨添加 Li?O 時電極響應(yīng)時間為 t?秒,單獨添加 Ta?O?時響應(yīng)時間為 t?秒,而同時添加 Li?O 和 Ta?O?時,響應(yīng)時間縮短至 t?秒(t? < t?且 t? < t?),同時pH電極在長時間測量中的電勢漂移率進一步降低。通過量化不同氧化物組合下電極的各項性能指標,如響應(yīng)時間、選擇性系數(shù)、穩(wěn)定性等,能夠更好地了解玻璃膜配方對電極性能的影響,為優(yōu)化配方提供更精確的依據(jù)。pH 電極測酸性溶液值偏高,可能是玻璃膜長期未活化導(dǎo)致靈敏度下降。
玻璃 pH 電極作為測量溶液酸堿度的重要工具,其性能的優(yōu)劣對諸多領(lǐng)域的研究與生產(chǎn)具有關(guān)鍵意義。玻璃膜作為玻璃 pH 電極的關(guān)鍵部件,其配方中特定氧化物的添加會影響電極的性能。通過對不同添加特定氧化物的玻璃膜配方與玻璃 pH 電極性能之間關(guān)系進行具體量化研究,能夠深入理解電極性能變化的本質(zhì),為優(yōu)化電極性能、開發(fā)新型電極提供理論依據(jù)與實踐指導(dǎo)。通過對不同添加特定氧化物的玻璃膜配方對玻璃 pH 電極性能影響的具體量化研究可知,單一氧化物的添加會從結(jié)構(gòu)、離子傳輸?shù)确矫鎸﹄姌O性能產(chǎn)生多維度影響,而多種氧化物的組合更會產(chǎn)生協(xié)同效應(yīng)。這些量化研究結(jié)果為玻璃 pH 電極的性能優(yōu)化提供了清晰的方向,在未來的研究中,可以基于這些量化關(guān)系,進一步精確調(diào)控玻璃膜配方,開發(fā)出性能更優(yōu)的玻璃 pH 電極,滿足不同領(lǐng)域?qū)?pH 測量精度、穩(wěn)定性和響應(yīng)速度等方面的更高要求。pH 電極存儲周期≥2 年(未開封),出廠標配校準證書,溯源性有保障。國內(nèi)pH電極五星服務(wù)
pH 電極使用頻繁時建議每日校準,長期監(jiān)測場景需每周強制校準一次。機械pH電極應(yīng)用
pH電極中固體接觸式玻璃膜測量準確性說明,傳統(tǒng) pH 玻璃電極存在易破損等缺點,固體接觸式 pH 電極應(yīng)運而生。它采用 H?選擇性離子載體基聚合物膜沉積在導(dǎo)電聚合物(如 PEDOT - C??)上作為換能層,恢復(fù)了測量系統(tǒng)的對稱性。在復(fù)雜混合溶液中,固體接觸式玻璃膜相對傳統(tǒng)玻璃膜具有更好的機械穩(wěn)定性,減少了因破損導(dǎo)致的測量誤差。然而,其在面對復(fù)雜溶液中的離子和物質(zhì)時,仍可能受到電化學(xué)不對稱性的影響。盡管通過特殊設(shè)計可以將零點調(diào)整到常規(guī)的 pH 7.0,但在實際復(fù)雜混合溶液中,由于溶液成分的復(fù)雜性,其測量準確性仍可能受到干擾,如溶液中的強氧化劑或還原劑可能影響導(dǎo)電聚合物的性能,進而影響膜電位的測量。機械pH電極應(yīng)用