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工业pH计电极使用中常遇见问题分析与解决
日期：2025-05-11 02:34
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摘要：工业pH计电极使用中常遇见问题分析与解决
工业pH计电极使用中常遇见问题分析与解决
1、化工生产中，大部分反应都是在液相中进行，中间产品和*终产品的pH值往往是影响生产过程质量的重要因素。因此，在线监测介质pH值对于稳定工艺、提高产品质量、降低原材料消耗、减少设备腐蚀具有重要作用。工业pH计是一种连续检测溶液pH值的仪器。其发送部分电极（工作电极和参比电极）的应用是仪器能否获得正确参数的关键。
影响电极使用的原因分析
2.1 温度因素 2.1.1 温度对玻璃电极的影响 1. 从原电池的电动势表达式可以看出，电极电位与溶液温度成正比。在电极校准的温度范围内，一般可以通过温度电极（pt100或pt1000）在转换器反馈电路中进行补偿。 2、玻璃电极 具有很高的内阻（工业玻璃电极电阻一般小于500MΩ），其大小不仅与玻璃膜的成分和厚度有关，还与温度有关（指数关系，电阻大约增加一倍）。 3、高温会促进敏感玻璃膜表面水化层可溶部分的溶解，影响电极电位，造成电极老化。老化周期取决于介质成分和温度。在同一介质中，假设活性循环在 25°C 时为 100%，在 80°C 时为 20%，而在 120°C 时仅为 5%。 2.1.2 温度对参比电极的影响 1、在环境温度较高的情况下，流动式可充电参比电极（充满饱和KCl溶液）内部常有KCl结晶析出，造成参比电极液接不同的潜力。稳定的;同时，结晶可能会堵塞电极底部的陶瓷塞，使电解液不能泄漏到测量溶液中并堵塞电通路。 2、甘汞电极易受温度变化影响，应避免在高温或温度波动较大的介质中使用。银-氯化银电极的工作温度可以更高，稳定性更高。 2.2 流量参比电极微渗透压的影响参比电极底部的陶瓷塞在电路径上产生中间阻抗。当该阻抗大于 0.1MΩ 时，参比电极电位将不稳定或漂移。非常脏的介质会污染电极表面并可能堵塞陶瓷塞。对于流动式参比电极，电通道的形成依赖于电极中电解液的微渗透压，使电解液能够渗透到测量溶液中。当介质压力或浓度较高时而当补液通道不畅通，或有气泡时，可能会阻碍电解液的外渗，增加电气通路的中间阻抗。如果介质倒转进入电极，会污染盐桥，甚至可能与电解液或内电极发生。化学反应（例如：AgCl+硫化物→Ag2S）使电极中毒。 2.3 溶液pH值对电极的影响。玻璃电极在pH2～pH9外没有很好的线性关系，在强酸溶液中容易形成大量的水合氢离子H3+O，使到达电极表面的H+数量相对减少，并且pH值增加。 .强碱介质中的Na+也会参与溶液中的H+与电极水化层上的H+之间的交换过程，导致玻璃电极电位升高，pH值偏低。另外，在强氧化性介质中，敏感玻璃膜中碱性物质（主要是一价阳离子）的流失会破坏水化层，造成电极中毒。可选择耐酸电极。制造过程中采用的特殊工艺措施（特殊离子添加配方）增强了玻璃膜的抗酸中毒能力。同时，电极的零电位对应于pH0=2，从而可以获得在酸范围内的线性。更正。 2.4 敏感玻璃膜的活性当玻璃电极内部溶液的pH值等于外部溶液的pH值时，玻璃膜两侧的电位差应为零，但实际上存在不对称电位Ea，其大小与玻璃的成分、厚度和生产条件有关。玻璃电极在蒸馏水或酸性溶液（0.1N稀盐酸）中浸泡24小时后，玻璃膜表面会形成水化层，使Ea大大降低，电极处于活性状态。此时的状态。相应地，当Ea较大时，称电极老化。为使测量准确，玻璃电极在使用前应活化，使用过程中必须定期活化。 2.5 信号线对地阻抗 电极产生的电动势E的范围很小（每个pH值对应60mV）。为保证测量精度，测量系统的内阻必须远大于原电池的内阻。玻璃电极在20℃时内阻高达100MΩ，转换器的输入阻抗可达1012Ω，连接电极与测量系统的同轴电缆也是高阻抗（大于107Ω）。如果电缆连接插头被污染或进水，电缆被腐蚀或损坏，阻抗降低，则信号在传输过程中会短路，无法正确测量。 2.6 环境磁场干扰 由于玻璃电极的电阻非常大，微小的电磁感应会引起它作为电压降添加到 E 中，导致测量误差。
三、常见故障的处理方法
3.1 玻璃电极老化现象：响应滞后；灵敏度下降；零漂移。处理： 1. 定期进行电极校准。 2、电极活化：可将老化电极浸入1M醋酸和1M氯化钾的混合溶液（1：1）中，活化10分钟后取出清洗。老化不严重的电极可通过将其浸入蒸馏水或0.1N稀盐酸溶液中24小时来活化。 3.2 玻璃电极污染：灵敏度降低；测量偏差。处理方法： 1、电极上的碱性沉积物可用稀盐酸溶液洗去，然后用蒸馏水清洗电极。 2.附着在电极上的油脂可用热水和家用清洁剂清洗，或用纱布擦拭。 3、胶体污垢可用强盐酸溶液清洗。清洗后，请用蒸馏水清洗电极。 4、用酸、碱溶剂或有机溶剂清洗后，应将电极在蒸馏水中浸泡一段时间，以恢复损坏的水化层。 3.3 参比电极污染（陶瓷塞堵塞） 现象：测量值过高；指示不稳定。处理方法：可以用热水和家用清洁剂清洗；油性或碱性污垢可用有机溶剂（如酒精）或稀盐酸溶液清洗；如果污染较重，可用软毛刷刷洗或用滤纸条擦拭。对于非流动电极，将电极放入 80°C 的电解液中，直到电解液冷却。 3.4 参比电极中毒现象：指示错误；不稳定的指示；无法纠正。处理：如果只是参比电极中的电解液被污染，则更换电解液；如果非流动电极或内电极中毒，请更换电极。 3.5 信号线对地电阻降低（<107Ω） 现象：指示不稳定，跳动；显示超出量程，无法测量。处理方法：更换电缆并用吹风机吹干电缆插头或接线盒。
4、电极实际应用经验
4.1 快速判断电极是否良好 1.玻璃电极：接上已知好的参比电极，连接转换器，用两种标准缓冲溶液测试，分别读取mV和pH值，检查是否为60mV/pH值。 2、参比电极：将另一个已知好的参比电极连接到转换器上，将待测电极连接到工作电极端子（注意两个电极必须是同一类型的参比系统）。两极同时浸入缓冲液中，通过“调零”操作在转换器上读取稳定的0mV（pH7）。 4.2 电极保护 1、定期校准：电极在使用过程中应定期校准，以保证测量值的准确性。同时通过状态检查可以及时发现故障。校准周期取决于应用。玻璃电极不是完全能斯特响应，用于校准的标准溶液pHS应尽可能接近测量介质pHX。 2、定期活化：电极使用一段时间后，应主动取出活化，同时更换另一组电极。这样的轮换可以延长寿命，更换周期应比老化周期少1～2个月。 3、长期浸泡会使玻璃膜的可溶部分溶解，导致玻璃膜的氢功能降低。因此，如果玻璃电极长期不使用，*好清洗后晾干保存。 4、对于老化或中毒后经过活化处理的电极，不要在介质环境较差、检测要求较高的工艺条件下使用，但可用于水介质的pH检测，使电极充分发挥作用。利用并延长其使用寿命。当电极灵敏度低于25mV/pH时，不宜继续使用。
影响电极使用的原因分析
2.1 温度因素 2.1.1 温度对玻璃电极的影响 1. 从原电池的电动势表达式可以看出，电极电位与溶液温度成正比。在电极校准的温度范围内，一般可以通过温度电极（pt100或pt1000）在转换器反馈电路中进行补偿。 2、玻璃电极 具有很高的内阻（工业玻璃电极电阻一般小于500MΩ），其大小不仅与玻璃膜的成分和厚度有关，还与温度有关（指数关系，电阻大约增加一倍）。 3、高温会促进敏感玻璃膜表面水化层可溶部分的溶解，影响电极电位，造成电极老化。老化周期取决于介质成分和温度。在同一介质中，假设活性循环在 25°C 时为 100%，在 80°C 时为 20%，而在 120°C 时仅为 5%。 2.1.2 温度对参比电极的影响 1、在环境温度较高的情况下，流动式可充电参比电极（充满饱和KCl溶液）内部常有KCl结晶析出，造成参比电极液接不同的潜力。稳定的;同时，结晶可能会堵塞电极底部的陶瓷塞，使电解液不能泄漏到测量溶液中并堵塞电通路。 2、甘汞电极易受温度变化影响，应避免在高温或温度波动较大的介质中使用。银-氯化银电极的工作温度可以更高，稳定性更高。 2.2 流量参比电极微渗透压的影响参比电极底部的陶瓷塞在电路径上产生中间阻抗。当该阻抗大于 0.1MΩ 时，参比电极电位将不稳定或漂移。非常脏的介质会污染电极表面并可能堵塞陶瓷塞。对于流动式参比电极，电通道的形成依赖于电极中电解液的微渗透压，使电解液能够渗透到测量溶液中。当介质压力或浓度较高时而当补液通道不畅通，或有气泡时，可能会阻碍电解液的外渗，增加电气通路的中间阻抗。如果介质倒转进入电极，会污染盐桥，甚至可能与电解液或内电极发生。化学反应（例如：AgCl+硫化物→Ag2S）使电极中毒。 2.3 溶液pH值对电极的影响。玻璃电极在pH2～pH9外没有很好的线性关系，在强酸溶液中容易形成大量的水合氢离子H3+O，使到达电极表面的H+数量相对减少，并且pH值增加。 .强碱介质中的Na+也会参与溶液中的H+与电极水化层上的H+之间的交换过程，导致玻璃电极电位升高，pH值偏低。另外，在强氧化性介质中，敏感玻璃膜中碱性物质（主要是一价阳离子）的流失会破坏水化层，造成电极中毒。可选择耐酸电极。制造过程中采用的特殊工艺措施（特殊离子添加配方）增强了玻璃膜的抗酸中毒能力。同时，电极的零电位对应于pH0=2，从而可以获得在酸范围内的线性。更正。 2.4 敏感玻璃膜的活性当玻璃电极内部溶液的pH值等于外部溶液的pH值时，玻璃膜两侧的电位差应为零，但实际上存在不对称电位Ea，其大小与玻璃的成分、厚度和生产条件有关。玻璃电极在蒸馏水或酸性溶液（0.1N稀盐酸）中浸泡24小时后，玻璃膜表面会形成水化层，使Ea大大降低，电极处于活性状态。此时的状态。相应地，当Ea较大时，称电极老化。为使测量准确，玻璃电极在使用前应活化，使用过程中必须定期活化。 2.5 信号线对地阻抗 电极产生的电动势E的范围很小（每个pH值对应60mV）。为保证测量精度，测量系统的内阻必须远大于原电池的内阻。玻璃电极在20℃时内阻高达100MΩ，转换器的输入阻抗可达1012Ω，连接电极与测量系统的同轴电缆也是高阻抗（大于107Ω）。如果电缆连接插头被污染或进水，电缆被腐蚀或损坏，阻抗降低，则信号在传输过程中会短路，无法正确测量。 2.6 环境磁场干扰 由于玻璃电极的电阻非常大，微小的电磁感应会引起它作为电压降添加到 E 中，导致测量误差。
三、常见故障的处理方法
3.1 玻璃电极老化现象：响应滞后；灵敏度下降；零漂移。处理： 1. 定期进行电极校准。 2、电极活化：可将老化电极浸入1M醋酸和1M氯化钾的混合溶液（1：1）中，活化10分钟后取出清洗。老化不严重的电极可通过将其浸入蒸馏水或0.1N稀盐酸溶液中24小时来活化。 3.2 玻璃电极污染：灵敏度降低；测量偏差。处理方法： 1、电极上的碱性沉积物可用稀盐酸溶液洗去，然后用蒸馏水清洗电极。 2.附着在电极上的油脂可用热水和家用清洁剂清洗，或用纱布擦拭。 3、胶体污垢可用强盐酸溶液清洗。清洗后，请用蒸馏水清洗电极。 4、用酸、碱溶剂或有机溶剂清洗后，应将电极在蒸馏水中浸泡一段时间，以恢复损坏的水化层。 3.3 参比电极污染（陶瓷塞堵塞） 现象：测量值过高；指示不稳定。处理方法：可以用热水和家用清洁剂清洗；油性或碱性污垢可用有机溶剂（如酒精）或稀盐酸溶液清洗；如果污染较重，可用软毛刷刷洗或用滤纸条擦拭。对于非流动电极，将电极放入 80°C 的电解液中，直到电解液冷却。 3.4 参比电极中毒现象：指示错误；不稳定的指示；无法纠正。处理：如果只是参比电极中的电解液被污染，则更换电解液；如果非流动电极或内电极中毒，请更换电极。 3.5 信号线对地电阻降低（<107Ω） 现象：指示不稳定，跳动；显示超出量程，无法测量。处理方法：更换电缆并用吹风机吹干电缆插头或接线盒。
4、电极实际应用经验
4.1 快速判断电极是否良好 1.玻璃电极：接上已知好的参比电极，连接转换器，用两种标准缓冲溶液测试，分别读取mV和pH值，检查是否为60mV/pH值。 2、参比电极：将另一个已知好的参比电极连接到转换器上，将待测电极连接到工作电极端子（注意两个电极必须是同一类型的参比系统）。两极同时浸入缓冲液中，通过“调零”操作在转换器上读取稳定的0mV（pH7）。 4.2 电极保护 1、定期校准：电极在使用过程中应定期校准，以保证测量值的准确性。同时通过状态检查可以及时发现故障。校准周期取决于应用。玻璃电极不是完全能斯特响应，用于校准的标准溶液pHS应尽可能接近测量介质pHX。 2、定期活化：电极使用一段时间后，应主动取出活化，同时更换另一组电极。这样的轮换可以延长寿命，更换周期应比老化周期少1～2个月。 3、长期浸泡会使玻璃膜的可溶部分溶解，导致玻璃膜的氢功能降低。因此，如果玻璃电极长期不使用，*好清洗后晾干保存。 4、对于老化或中毒后经过活化处理的电极，不要在介质环境较差、检测要求较高的工艺条件下使用，但可用于水介质的pH检测，使电极充分发挥作用。利用并延长其使用寿命。当电极灵敏度低于25mV/pH时，不宜继续使用。