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pH理论,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。 即aH+ = f （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,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,pH值与活度的对应关系,pH测量系统包括,变送器,电缆线,护套,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。,H+,H+,+,+,+,+,+,+,-,-,-,-,-,-,酸性,碱性,玻璃膜,敏感膜,玻璃敏感膜 (0.2 - 0.5mm),胶层 约0.1 mm,正电荷,负电荷,内参比液,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 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电极的分类,pH 电极的理论核心 能斯特方程,E0 = 标准电位 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,能斯特响应曲线pH电极的理论工作曲线,25时,理论工作曲线,实际工作曲线,实际pH电极零点,实际pH电极的工作曲线,理论工作曲线,实际工作曲线,pH电极的校准,校准点1,校准点2,两点确定一条直线,实际pH电极零点,pH电极的斜率,-mV,+mV,pH,温度 40oC 25oC 20oC,7 14,根据能斯特定律，斜率与温度有关。,pH变送器上的手动或自动温度补偿器通过调节0 mV （等电位点) 附近的校准曲线以补偿改变的斜率。,零点,没有ATC的pH误差,（ATC自动温度补偿）,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？,焊入式套管的焊接,推荐采用氩弧焊,电磁干扰的来源和防护,电源对变送器的干扰 防护：变送器接地 环境中的电磁干扰（影响电缆线） 防护：远离干扰源（如变频设备），用双屏蔽电缆 设备中的弱电泄漏（影响电极） 防护：检修设备、介质接地,动力电缆对pH测量的干扰,pH电极的专用电缆不能和动力电缆在同一线管或桥架内，而且二者应离开3050cm。否则动力电缆形成的电磁场可能对测量造成干扰。,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； 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?,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,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,校准周期取决于：,校准步骤pH2050e,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。 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。,校准步骤pH2100e,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。 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。,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,零点（Zero）、斜率（Slope）、膜阻抗 （Glass Imp.） 零点的表示：pH、mV， 可用范围： 6.507.50 pH 或 -30+30mV 斜率的表示：mV/pH、% 可用范围：5363mV/pH 或 90%110%,表征pH电极的参数,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（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,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！,Trouble- shooting,现场测量和取样测量,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 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,现象 - 过程读数和实验室读数不一致,50oC,20oC,同一样品,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,确认在线和取样测量系统都已正确校准； 检查两个系统的温度设定是否正确； 取出样品放入烧杯； 将在线电极和对比电极同时放入烧杯中测量； 观察两个pH测量系统的读数。,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：,有多套系统时简单实用的处理方法：替换法,常见问题电极,电极内部短路； 电极内部断路； 隔膜堵塞； 敏感膜损坏； 温度探头坏； 电极老化 凝胶电极隔膜硅胶封口未刮除； 敏感膜球泡内液体未充满。,常见问题电缆线,短路； 断路； 阻抗异常 受潮或进水 机械损伤,常见问题变送器,接线错误或接触不良； 高低阻抗异常； 设置错误 pH2050e：缓冲液系列、对称/不对称 pH2100e：缓冲液系列、零点校准,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。,Thank you,