pH計原理解析維護(hù)方法及常見故障處理

測定溶液的pH值，工業(yè)上是用電位法原理所構(gòu)成的pH計，它是由pH電極組成的發(fā)送部分和電子部件組成的檢測部分構(gòu)成。發(fā)送部分時由參比pH電極、工作pH電極組成。當(dāng)被測溶液流經(jīng)發(fā)送部分時，pH電極和被測溶液就形成一個化學(xué)原電池，兩pH電極之間就產(chǎn)生了電勢，電勢的大小與被測溶液的pH值成對數(shù)函數(shù)關(guān)系。所以發(fā)送部分是一個轉(zhuǎn)換器，將被測溶液的pH值轉(zhuǎn)換成電信號。

  pH計的原理

  通過測定電極與參比電極組成的工作電池在溶液中測得的電位差，并利用待測溶液的pH值與工作電池的電勢大小之間的線性關(guān)系，再通過電流計轉(zhuǎn)換成pH單位數(shù)值來實現(xiàn)測定。

  pH計的保養(yǎng)

  1.pH計 玻璃電極的貯存

  pH計短期內(nèi)不用時，可充分浸泡在飽和KCl溶液中。但若長期不用，應(yīng)將其干放，切忌用洗滌液或其他吸水性試劑浸洗。

  2.pH 玻璃電極的清洗

  玻璃電極球泡受污染可能使電極響應(yīng)時間加長。可用 CCl4 或皂液揩去污物，然后浸入蒸餾水一晝夜后繼續(xù)使用。污染嚴(yán)重時，可用 5% HF 溶液浸 10～20 分鐘，立即用水沖洗干凈，然后浸入 0.1N HCl 溶液一晝夜后繼續(xù)使用。

  3.玻璃電極老化的處理

  玻璃電極的老化與膠層結(jié)構(gòu)漸進(jìn)變化有關(guān)。舊電極響應(yīng)遲緩，膜電阻高，斜率低。用氫氟酸浸蝕掉外層膠層，經(jīng)常能改善電極性能。若能用此法定期清除內(nèi)外層膠層，則電極的壽命幾乎是無限的。

  4.參比電極的貯存

  銀-氯化銀電極推薦貯存液是飽和KCl溶液，高濃度KCl溶液可以防止氯化銀在液接界處沉淀，并維持液接界處于工作狀態(tài)。此方法也適用于復(fù)合電極的貯存。

  pH計日常維護(hù)

  1、復(fù)合pH電極不用時，可充分浸泡在3mo1/LKCl溶液中切忌用洗滌液或其他吸水性試劑浸洗。

  2、使用前，檢查玻璃pH電極前端的球泡。正常情況下，pH電極應(yīng)該透明而無裂紋；球泡內(nèi)要充滿溶液，不能有氣泡存在。

  3、測量濃度較大的溶液時，盡量縮短測量時間，用后仔細(xì)清冼，防止被測液黏附在pH電極上而污染pH電極。

  4、清洗pH電極后，不要用濾紙擦拭玻璃膜，而應(yīng)用濾紙吸干，避免損壞玻璃薄膜、防止交叉污染，影響測量精度。

  5、測量中注意pH電極的銀-氯化銀內(nèi)參比pH電極應(yīng)浸人到球泡內(nèi)氯化物緩沖溶液中，避免電計顯示部分出現(xiàn)數(shù)字亂跳現(xiàn)象。使用時，注意將pH電極輕輕甩幾下。

  6、pH電極不能用于強(qiáng)酸、強(qiáng)堿或其他腐蝕性溶液。

  7、嚴(yán)禁在脫水性介質(zhì)如無水乙醇、重鉻酸鉀等中使用。

  pH電極常見問題解答

  1、pH電極的使用壽命有多長？

  使用正確且維護(hù)得當(dāng)?shù)膒H電極的使用壽命預(yù)計在一到三年左右。導(dǎo)致電極使用壽命縮短的因素包括：超出常規(guī)范圍的pH值溫度條件下測量，即使是維護(hù)存放得當(dāng)?shù)碾姌O使用壽命也會縮短。如果電極性能開始下降，可讓pH敏感玻璃膜再生，并將電極性能恢復(fù)至原先的水平。

  2、如何選擇正確的pH電極？

  為了確保最佳的pH測量效果，根據(jù)每種應(yīng)用選擇正確的pH電極很重要。最重要的樣品標(biāo)準(zhǔn)是：化學(xué)成分、均勻性、溫度、過程壓力、pH范圍與容器尺寸（長度與寬度限制）。對于非水、低電導(dǎo)率、富含蛋白質(zhì)與粘性的測量介質(zhì)，電極的選擇尤為重要，在這些樣品中，通用型玻璃電極易于受到多種不同影響，導(dǎo)致測量錯誤。電極的響應(yīng)時間與精確度取決于諸多因素。與在室溫條件下對中性pH水溶液值進(jìn)行的測量相比，在高/低pH值、高/低溫度或低電導(dǎo)率條件下進(jìn)行的測量時，響應(yīng)時間可能會延長。

  3、如何維護(hù)/清潔電極？

  常規(guī)維護(hù)對于延長pH電極的使用壽命十分重要。當(dāng)液位有可能低于樣品溶液的液位時，需要對可填充電解液的電極進(jìn)行加注電解液的操作。維護(hù)可防止樣品回流至電極中。還應(yīng)定期（大約每月一次）更換全部參比電解液。這可確保電解液新鮮，并且不會在測量過程中因從開放的灌裝口蒸發(fā)而結(jié)晶。確保電極內(nèi)部，尤其是液絡(luò)部附近不產(chǎn)生氣泡十分重要。如果出現(xiàn)這種情況，則測量結(jié)果將變得不穩(wěn)定。為了消除氣泡，可像甩體溫計類似的方式輕輕甩動電極。

  如要清潔電極，應(yīng)在每次測量之后使用去離子水對其沖洗，但切勿使用紙巾擦拭。紙巾表面有可能刮擦和損壞pH敏感玻璃膜，擦去凝膠層，并且在電極上產(chǎn)生靜電荷。這類靜電荷會導(dǎo)致測量信號變得十分不穩(wěn)定。在受到某些樣品的污染之后，可能需要進(jìn)行特殊的清潔操作。

 pH計常見故障與處理

  故障現(xiàn)象 pH計故障原因 pH計故障處理方法

  指示波動 被測溶液壓力和流速變化太快 檢查被測溶液狀態(tài)，如必須則進(jìn)行調(diào)整

  玻璃pH電極被污染或鹽橋被堵塞 清洗玻璃pH電極或清洗鹽橋，如還不能測量，則更換

  測量線路絕緣不良 清洗和干燥電纜端子

  響應(yīng)緩慢 被測溶液的置換緩慢 檢查被測溶液的狀態(tài)，如必要進(jìn)行改進(jìn)

  玻璃pH電極沒有充分浸泡 重新浸泡玻璃pH電極直至工作狀態(tài)正常

  玻璃pH電極污染或鹽橋被堵塞 重新浸泡玻璃pH電極或清洗鹽橋，如不能進(jìn)行測量，則更換

  指示值單向緩慢漂移 玻璃pH電極球泡有微孔或裂紋 更換玻璃pH電極

  參比pH電極KCL溶液向外滲透太快 更換參比pH電極

  參比pH電極內(nèi)有氣泡 檢查并補(bǔ)充KCL溶液并排除氣泡

  新pH電極浸泡時間不夠 重新浸泡pH電極24小時以上

  示值跑最大 pH電極室周圍絕緣破壞 干燥pH電極室，如果O型密封圈損壞，用備品更換

  玻璃pH電極損壞 更換玻璃pH電極

  測量線路絕緣電阻降低 清洗和干燥電纜端子，使其絕緣電阻大于1012Ω

  有明顯的測量誤差 被測溶液、壓力和流速不滿足pH電極的工作條件，帶壓KCL儲瓶的壓力不符合要求 檢查被測溶液狀態(tài)和帶壓KCL儲瓶的壓力，如必要，應(yīng)調(diào)整使其滿足要求

  玻璃pH電極污染或鹽橋堵塞 清洗玻璃pH電極或清洗鹽橋，如仍不能測量則更換

  pH電極室周圍絕緣不良 干燥玻璃pH電極，如果O型圈損壞，用備件更換

  玻璃pH電極的特性變壞 更換玻璃pH電極，然后用緩沖溶液進(jìn)行校準(zhǔn)

  參比pH電極內(nèi)的溶液濃度變化 對可充型敏感元件，更換內(nèi)部溶液，對充滿型敏感元件則清洗敏感有遠(yuǎn)見內(nèi)部并充滿KCL溶液

  pH變送器線路異常 修理或更換變送器的放大器

  參比pH電極損壞 更換參比pH電極

  電纜接線錯誤和接插件接觸不良 對照接線圖檢查接線盒接插件情況

  接地線不適當(dāng) 檢查更換接地線或接地點

  溫度補(bǔ)償電阻開路或短路 修復(fù)或更換溫度補(bǔ)償pH電極

  pH計故障實例分析

  1、酸度計儀器在使用中發(fā)現(xiàn)，調(diào)節(jié)零調(diào)電位器時儀器不能調(diào)零，但數(shù)字可以改變

  故障檢查、分析：儀器在正常的情況下，調(diào)節(jié)零調(diào)電位器，儀器能跳變。檢查前置放大器，用萬用表直流電壓擋測量前置放大器集成塊，發(fā)現(xiàn)電壓不能調(diào)，這說明此處電路故障，進(jìn)一步測量后發(fā)現(xiàn)是由于絕緣場效應(yīng)管不配對，改變配對場效應(yīng)管的電阻使之相符。

  故障處理：更換后儀器正常投用。

  2、pH計指示無變化

  故障檢查、分析：儀表指示無變化，可能是變送器故障，或者探頭污染，導(dǎo)致無法正常測量，用信號發(fā)送器模擬探頭給變送器發(fā)送信號，變送器輸出變化，變送器正常，拆檢pH分析探頭，發(fā)現(xiàn)探頭有污染現(xiàn)象。

  故障處理：清洗探頭后儀表正常。

   pH電極與pH計

  3、pH計指示劇烈波動

  故障檢查、分析：導(dǎo)致儀表指示劇烈波動的原因有變送器供電波動，電路故障或變送器與測量探頭的連接線路有問題，用信號發(fā)送器模擬探頭給變送器發(fā)送信號，變送器輸出變化正常，變送器沒有問題，檢查供電也很穩(wěn)定，問題出在連接電纜或線路連接上。

  故障處理：更換連接電纜后儀表指示正常。

  4、工業(yè)pH計的玻璃pH電極和電路均完好，投運(yùn)后測量誤差大，甚至無法正常工作

  故障分析：分析由兩種原因造成，一是測量pH電極至高阻轉(zhuǎn)換器間的屏蔽電纜、接線盒或接線端子絕緣阻抗降低。因為玻璃pH電極內(nèi)阻很高，如果pH電極和轉(zhuǎn)換器之間的端子受潮，屏蔽電纜霉變，參比pH電極用的KCl溶液污染端子盒或滲透到電纜簾子線中，維護(hù)時手上帶的油污或污水留在端子上，或端子盒未封密，塵垢積在其中等均可造成絕緣下降。二是儀器安裝環(huán)境附近有大的機(jī)電設(shè)備，過大的電流干擾儀器示值。

  故障處理：做相應(yīng)處理。

  5、用pH計測量時，測量不準(zhǔn)確

  故障檢查、分析：檢查發(fā)現(xiàn)被測介質(zhì)中含油污，因當(dāng)介質(zhì)中含有較大量的油污雜質(zhì)時，會污染pH電極。