纯水pH电极是一种专门用于测量纯水或接近纯水环境中酸碱度(pH值)的电化学传感器。纯水由于其高纯度和低离子强度,对pH电极的要求较高,以确保测量的准确性和稳定性。基于电化学原理工作,主要测量水溶液中氢离子(H+)或氢氧根离子(OH-)的活度大小,从而得出溶液的pH值。电极通常由玻璃膜电极和参比电极两部分组成,玻璃膜电极内部填充有高选择性的玻璃膜荧光物质,能够响应外界环境pH值的变化并产生电位差,这个电位差就是pH电极生成的信号输出。
1、降低干扰
静电磁场的屏蔽:高纯水容易受到静电、磁场和声场等外界因素的干扰,这些干扰会影响测量的稳定性和准确性。低阻敏感膜电极能有效降低这些干扰,保证测量过程的稳定性。
防止空气污染:为了减少空气中二氧化碳对样品的污染,从而避免测量值的降低,样品需要在一个密封的环境中进行测量。
保护套管的屏蔽功能:流通式护套需要具备良好的屏蔽性能,如不锈钢等材质,以阻止电干扰和电势的影响,确保测量结果的准确性。
2、参比系统稳定
恒定压力:参比系统的运行需要有恒定且低的压力,以确保电极参比系统的稳定性,并避免样品被电极中的KCL溶液污染。
防止KCL的污染:必须有预留通道将参比电极中的KCL与样品分离,以避免KCL对测量结果的影响。
前置放大器的高阻抗输入:变送器的前置放大器必须同时为玻璃电极和参比电极提供高阻抗的输入,以保证测量的准确性。
3、膜阻抗的调整
电缆的屏蔽性能:由于测量的阻抗非常高,连接传感器到变送器的电缆必须具有良好的屏蔽性能,以减少外部干扰。
样品流速的控制:样品的流速需要低而且稳定,因为流速过大会产生静电效应,影响测量结果。
4、测量原理的应用
能斯特方程:pH电极的测量原理基于能斯特方程,即电位与溶液中氢离子活度的对数成线性关系。
敏感玻璃膜:敏感玻璃膜是pH电极的核心部分,它对氢离子敏感,用于检测传感器与样品溶液间产生的电位差。
5、结构设计的优化
电极杆的保护:电极杆、球泡和护套等部分用于固定和保护敏感玻璃膜和参比电极,同时也起到连接电缆线的作用。
电缆线的作用:电缆线不仅用于连接电极和变送器,还有助于减少外部干扰,保证测量信号的准确传输。
6、隔膜类型的选择
多孔陶瓷隔膜:多孔陶瓷隔膜是常用的类型,具有很高的耐化学性,易于制造,但可能容易受到污染。
铂纤维隔膜:铂纤维隔膜由细铂丝组成,具有良好的抗污染能力,但电解质流动的可重复性不如陶瓷结。
单孔隔膜:单孔隔膜提供了最准确和可重复的结果,适合工业pH传感器,缺乏污染和维护提供了许多优点。