①浸泡的必要性:pH电极的核心部件是pH球泡,这是一种特殊的玻璃膜,表面覆盖着一层凝胶。这层凝胶需要在湿润的环境下才能与溶液中的氢离子有效互动。浸泡过程有助于降低电极的不对称电势,使其趋于稳定,从而提高测量的准确性。
②浸泡液的选择:pH玻璃电极通常可以用蒸馏水或pH 4.00缓冲溶液进行浸泡。使用pH 4.00缓冲溶液效果更好。浸泡时间通常需要24小时或更长时间,具体取决于球泡玻璃膜的厚度和电极的老化程度。
③参比电极的浸泡:参比电极的液接界也需要浸泡,以防止干涸导致的电势增大或不稳定。参比电极的浸泡液应与外参比溶液一致,即3.3mol/L KCl溶液或饱和KCl溶液。浸泡时间一般为几小时。
④pH复合电极的浸泡:对于pH复合电极,需要在含KCl的pH 4.00缓冲液中浸泡,以同时对玻璃球泡和液接界起作用。
⑤注意事项:过去,人们习惯于使用去离子水或pH 4缓冲液浸泡单支pH玻璃电极。但在使用pH复合电极时,应避免这种错误的浸泡方法,因为它会导致电极响应变慢、精度降低。如果电极性能下降,可以在正确的浸泡溶液中重新浸泡数小时,以恢复性能。
⑥避免的错误:不要将pH电极长时间浸泡在中性或碱性缓冲溶液中,这会使pH玻璃膜响应迟钝。
⑦正确的浸泡液配制方法:取pH 4.00缓冲剂(250mL)一包,溶于250mL纯水中。加入56克分析纯KCl,适当加热并搅拌至完全溶解。
pH复合电极分为可充式和非可充式两种,它们在设计和使用上有一些显著的区别,如下。
外壳材料:pH复合电极的外壳可以是塑料或玻璃材质。
可充式pH复合电极:这种电极在外壳上设有一个加液孔,以便在外部参比溶液(KCl溶液)流失后,可以打开加液孔补充KCl溶液。其具有以下特点:参比溶液的渗透速度较快,液接界电位稳定且可重现,从而提高了测量的精度;当参比电极的溶液减少或受到污染时,可以补充或更换KCl溶液;使用时需要打开加液孔以增加液体压力,加快电极的响应速度;当电解液液面低于加液孔2厘米时,需要及时补充新的电解液;缺点是使用起来相对麻烦一些。
非可充式pH复合电极:这种电极内部装有凝胶状的KCl,不易流失,且没有设置加液孔。其具有以下特点:维护简单,使用方便,因此被广泛采用;在长期和连续使用的情况下,液接界处的KCl浓度可能会减少,从而影响测试精度;非使用期间,建议将电极浸泡在专用的浸泡液中,以保持电极性能;对于不经常进行长期连续测试的实验室pH电极,这种结构对精度的影响较小;工业应用中,由于对测试精度的要求相对较低,使用方便性成为选择的主要考虑因素。
①排除气泡:确保电极的球泡前端没有气泡。如果存在气泡,应通过甩动电极来排除。
②清洁球泡:从浸泡液中取出电极后,应在去离子水中轻轻晃动并甩干,避免使用纸巾擦拭球泡。纸巾可能会因静电感应而在玻璃膜上留下电荷,这会延长电势稳定的时间。建议使用待测溶液冲洗电极。
③加速响应:将电极插入待测溶液后,轻轻搅拌并晃动几下,然后静置。这有助于加快电极的响应速度。对于塑料外壳的pH复合电极,搅拌和晃动的力度应更大一些,以确保排除球泡和塑壳之间可能形成的气泡。
④清洗电极:在粘稠性样品测试后,使用去离子水多次冲洗电极,以清除粘附在玻璃膜上的残留物。在某些情况下,可能需要先用其他溶剂清洗,然后再用水冲洗,并在浸泡液中活化。
⑤避免腐蚀性物质:避免电极接触强酸、强碱或腐蚀性溶液。如果必须测试这类溶液,应尽量减少电极的浸入时间,并在使用后彻底清洗。
⑥避免脱水性介质:不要在无水乙醇、浓硫酸等脱水性介质中使用电极,因为这些物质可能会损坏球泡表面的水合凝胶层。
⑦注意外壳材料:塑料外壳的pH复合电极(通常由聚碳酸酯塑料PC制成)在某些溶剂中可能会溶解,如四氯化碳、三氯乙烯、四氢呋喃等。如果测试样品中含有这些溶剂,可能会溶解电极外壳。在这种情况下,应选择玻璃外壳的pH复合电极。
①识别污染物:常见的污染物包括无机金属氧化物、有机油脂、树脂和高分子物质、蛋白质和血球沉淀物、颜料等。
②选择合适的清洗剂:根据污染物的类型,可以选择以下清洗剂:稀酸(浓度低于1 mol/L)、弱酸性洗涤剂、稀酒精、丙酮、乙醚、酸性酶溶液(例如食母生片)、稀漂白液、过氧化氢。’
③清洗步骤:使用选定的清洗剂清洗电极,以去除污染物,清洗后,用去离子水彻底冲洗电极,以清除残留的清洗剂。
④活化电极:将清洗干净的电极浸入专用的浸泡液中,以活化电极并恢复其性能。
⑤注意事项:在选择清洗剂时,应考虑其对电极材料的兼容性,避免使用可能损坏电极的强酸或强碱;清洗过程中,应轻柔操作,避免对电极造成物理损伤。
当pH复合电极出现性能下降,如敏感度降低、响应速度变慢或读数重复性不佳时,可能是由于以下原因造成的,用户可以通过以下方法尝试修复:
①球泡和液接界污染:使用细毛刷、棉签或牙签等工具,仔细清除球泡和液接界上的污物;对于一些可拆卸保护罩的塑壳电极,旋下保护罩后进行清洗会更加方便;若污染严重,可以按照清洗指南使用适当的清洁剂进行清洗。
②外参比溶液污染:对于可补充溶液的电极,使用注射器将电极内的外参比溶液抽出,然后配制新的3.3mol/L或饱和KCl溶液加入;在首次和第二次添加新溶液后,应再次抽出,以确保电极内腔被彻底清洗干净。
③玻璃敏感膜老化:将电极球泡浸泡在0.1mol/L的稀盐酸中(将9mL盐酸用纯水稀释至100mL),浸泡24小时后用纯水冲洗干净。接着,将电极浸泡在专用的浸泡液中24小时,以帮助恢复其性能。对于严重钝化的电极,可以将电极下端短时间(3-5秒)浸泡在稀释的氢氟酸溶液中(将4mL氢氟酸用纯水稀释至100mL),然后用纯水冲洗干净。最后,将电极在浸泡液中浸泡24小时,以进一步恢复其性能。
在进行上述操作时,应谨慎处理,避免对电极造成进一步的损害。如果修复尝试无效,可能需要考虑更换新的电极。
⑥测量样品:将清洁后的电极浸入样品溶液中,轻轻晃动后静置,等待读数稳定,然后记录pH值。
①初步准备:清洗pH电极并甩干,然后将其浸入pH 6.86或pH 7.00的标准缓冲溶液中,将温度补偿旋钮调整至溶液的实际温度。
②定位校准:等待pH计的读数稳定后,调整定位旋钮,确保仪器显示的pH值与所使用的标准缓冲溶液的pH值一致。
③斜率校正:清洗电极并再次甩干,然后将电极浸入第二种标准缓冲溶液中,这可以是pH 4.00(用于酸性条件)或pH 9.18或pH 10.01(用于碱性条件),当读数稳定后,调整仪器的斜率旋钮,使仪器的显示值与第二种标准溶液的pH值相匹配。
④验证校准:再次清洗电极并甩干,然后重新浸入最初的pH 6.86或pH 7.00标准溶液中,如果读数的误差超过0.02pH,需要重复步骤1和2,直到在两种标准溶液中都能自动显示正确的pH值,无需进一步调整。
⑤测量样品:清洗电极并甩干,将pH计的温度补偿旋钮调整至样品溶液的温度,将电极浸入样品溶液中,轻轻晃动后静置,等待读数稳定,然后记录pH值。
通过两点校准,pH计能够更准确地测量样品的pH值,这对于科研、环境监测和工业生产等领域的高精度要求至关重要。
总之,虽然温度补偿功能有助于减少温度对pH测量的影响,但它并不能完全消除所有误差。在高精度要求的测量中,应尽可能采用等温测量方法,确保样品和标准溶液在相同温度下进行测量。
①选择标准缓冲溶液:准备三个不同pH值的标准缓冲溶液,推荐使用pH 6.86、pH 4.00、pH 9.18,确保这些溶液是新配制的且温度一致。
②进行定位校准:使用pH 6.86的标准缓冲溶液进行初步校准,也称为定位校准。
③进行斜率校准:接着使用pH 4.00的标准缓冲溶液进行斜率校准,这一步骤有助于调整pH计的响应斜率。
④最终测试:使用pH 9.18的标准缓冲溶液进行测试,这一步将验证pH计在不同pH值范围内的准确性。
⑤评估结果:通过比较pH计显示的值与标准缓冲溶液的实际pH值,可以判断pH计的准确性。如果读数与标准值一致或非常接近,则说明pH计是准确的。
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