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電極的選擇與應用

來源:上海萊睿科學儀器有限公司   2016年01月29日 11:52  

 一、pH電極選型: 

1、殼體材料的選擇:

  pH電極外殼一般采用PC塑料(聚碳酸脂)外殼和玻璃外殼二種,PC外殼耐碰撞和沖擊,但適用溫度<80oC。且在高堿溶液及部分介質中易受腐蝕。玻璃外殼適用溫度0-150oC,除氫氟酸溶液外一般不受腐蝕,但易碰撞損壞。

2、液接界的選擇:

  液接界是溝通外參比溶液和被測溶液的連接部件,要求電勢穩定及重現。一般液接界材料有纖維材質,陶瓷芯,玻璃磨口等介質,纖維材質一般用于 塑殼電極中,其溶液滲出速度較快,不易堵塞;陶瓷芯耐腐蝕性好,液接界電勢的穩定性及重現性均較好,可用于高溫介質中,是應用zui廣泛的液接界材料;玻璃磨 口接界與溶液接觸面積及滲出速度均較大,適用于離子強度較弱,高粘度,混濁液體或膠體溶液的測定。

3、pH敏感玻璃膜的選擇:

  pH敏感玻璃膜是由具有氫功能的鋰玻璃熔融吹制而成,一般呈球形,大部分電極均使用常規的敏感玻璃膜,但尚有用于高溫介質的敏感玻璃膜,高 溫強酸介質的敏感玻璃膜,高溫蒸氣消毒(130oC)的敏感玻璃膜,以及低電阻敏感玻璃膜(用于純水測定)等,應區別不同情況選用。

4、參比電極的選擇:

  常規均使用Ag/Agcl參比電極,但一般的Ag/Agcl參比電極在高溫下易溶解,電位不穩,而毛細管結構的Ag/Agcl參比電極,則具有十分穩定的參比電位,適合在高溫和長期連續測試的條件下使用。

5、電極插口的選擇:

  pH電極zui常用的插口為BNC型(亦稱Q9型),除此外還有其它多種形式,主要取決于相應儀器的匹配。(本電極型號zui末一位字母即表示插口型式)。

二、ORP電極選型:

1、一般的選擇要求:

  與pH電極相同(除敏感膜外)

2、敏感元件的選擇:

  ORP電極敏感元件的選擇主要考慮被測介質的性質,一般電極用于氧化性介質,如氰化物的氧化,亞硝酸鹽的氧化,臭氧測量,氫過氧化物的測量。鉑電極用于還原性介質,如鉻酸鹽的還原,游泳池加氯等。

三、pH電極選型的五大要素

1.      耐溫

重要建議實際應用的樣品溫度不超過極限耐溫的70~80%

 

2.      耐壓  

電極的耐壓規格是常溫時的數據,對于在高溫時的耐壓須了解電極的詳細資料。

3.      耐污染

電極的污染主要集中在參考滲出界面,通常環形滲出界面、無液接界面的電極耐污染能力強于陶瓷滲出界面;電極的感應玻璃膜面積的大小與耐污染程度有關,面積越大,耐污染能力越強;

 

4.      耐介質反滲

有些化學物質反滲進入參比系統,會造成凝膠水解、Ag/AgCl參比元中毒等狀況,如H2O2、NH4、Cu2+、Fe3+、強酸等,因此,對于這些特殊應用,通常需選擇耐介質反滲特性的電極。

耐介質反滲的電極主要有三種類型:

1、預加壓電極;

2、延長參比元與界面之間的距離;

3、增設第二界面(雙鹽橋)

 

5.耐特殊物質

pH電極的感測膜以玻璃為主要成分,因此,氫氟酸腐蝕玻璃膜將不可避免地造成損壞,對于中低濃度的氫氟酸,可以選擇耐HF的玻璃電極,對于較高濃度氫氟酸的樣品,則可以選擇:銻電極或離子場效電極等特殊電極,其度相對比較差些,且對變送器也有特殊要求,目前應用不多。

 

四、PH電極的應用

4.1標準PH值的測定
實驗室測定一般由常規復合PH電極來完成。 
通常需具備下列條件: 
測定范圍在PH2PH12間,溫度在1050間、離子濃度0.54mol/L間。而且,被測物是經過緩沖的均勻水溶液。


4.2低離子濃度樣品
    離子濃度只有或低于幾個mmol的樣品 屬于低離子型。這樣樣品將產生很差的導電性。在低離子樣品中液接部會產生增高電阻。該傳遞電阻會導致參比電解液與被測溶液間的接觸問題,進而引發擴散電位。而且,信號會受攪拌的影響。 
上訴問題可通過使用含環形接地液接部(見圖1)的電極來解決,該液接部能達到參比電解液和被測溶液間的*接觸。 
1:含環形接地液接部的復合電極。


4.3半含水或者無水溶液
    在無水溶液(低于5%的水)中只可能測得相對PH值。半含水溶液基本上也屬于低離子型。如果樣品含水量高于5%,則應用PH測定的傳統定義,即:所得的數值是值而非相對值。 
    
電解液與被測溶液的接觸區域(液接部)通常會有相分隔,從而引起信號不穩定。而且,液接部還有沉淀的可能性。當將飽和KCL溶液用作參比溶液時很容易發生這類情況。 
    
要zui大限度的防止這種現象,必須確保電解液和被測樣品間具備流動性和相容性。 
    
將含LiCL的乙醇或含LiCL的乙酸用作無水樣品的參比電解液能解決上訴問題。


4.4富含蛋白質的溶液
    當高濃度的蛋白質與KCL參比電解液接觸時,它可能會在液接部處沉淀。使用電解液能解決這個矛盾。被蛋白質污染的液接部一般可通過幾個小時侵泡電極于胃蛋白酶和HCL混合液中而得到的清潔。


4.5含硫化物的溶液
    在使用Ag/AgCL參比系統時,參比電解液總是含有溶解銀。當液接部的溶液銀與測定溶液中的硫化物一接觸,即有難溶的硫化銀產生。硫化銀阻塞液接部并使之變成黑色,這便導致緩慢及不穩定的測量信號。 
    
在使用含銀離子撲捉阱的參比系統的情況下,可選用不含AgCL的電解液。受硫化物污染的連接部有時可通過電極侵泡于硫基尿素/HCL溶液中清除物硫化銀。


4.6含氫氟酸的溶液
    氫氟酸會損壞玻璃膜并且在低濃度時亦可阻礙凝膠層的形成。這會導致測量值的不穩定并縮短電極的使用壽命。氫氟酸只有在PH值低于5時才有損傷作用。 
當總氟離子濃度在0.2g/LPH320)與1g/LPH1;20)間。有電極適合這類應用。當氟離子濃度較高時必須使用銻(Sb)電極及參比電極。

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