关键字:

污水pH計

pH計
一、緣由與目標:
pHmeter在實驗室是一種十分常用的儀器,由於其使用頻率高且常用於量測各式各樣的基質樣品,如廢水、飲用水、海水及製程上的樣品等等,如果使用不當,則可能導致錯誤的結果。標準pH量測設備通常包含三個要件,(1)pH電極、(2)溫度補償探棒、(3)pHmeter(主機)。
 
二、pH之定義
pH值一般定義為溶液中氫離子活性(α)的負對數值。
 
在純水及稀薄溶液中,氫離子活性可視為與氫離子濃度相同,故
 
純水在25℃,其離子積常數(ion product of water)
 
圖一為酸鹼pH值相對之電位值。
 
圖一
三、原理
pH量測牽涉溶液未知〔H+〕電位與已知參考電位之比較。
pH meter將參考半電池(reference half–cells)與偵測半電池(sensinghalf–cells)轉換成pH值。現今,大部分的電極係將參考和偵測半電池做在一起,成複合式電極。
當pH電極浸入樣品溶液中,其感應玻璃膜(sensing glassmembrane)將會產生一電位。如果未知溶液是中性,其總固定電位差在玻璃膜(glassmembrane)內表面和偵測導體(sensing conductor)約莫等於玻璃膜(glassmembrane)外表面和參考半電池,其結果使總電位差為0mV,此時pH值為7。
在酸鹼溶液,其外部薄膜表面(outer membrane surface)電位的改變正比於〔H+〕濃度,pHmeter測定其電位與未知〔H+〕濃度的改變可用Nernst equation來表示:
 
 
 
四、校正與量測
使用pH meter前,必須加以校正。一般先用pH 7的緩衝溶液校正,再用pH4或10的緩衝溶液(視水樣之pH值而定),*後再用第三種緩衝溶液當做QC樣品,來查核校正線。緩衝溶液的pH值會受溫度影響,其影響程度對pH10的緩衝溶液較pH 4的緩衝溶液明顯。是故緩衝溶液的溫度必須知道,以便進行溫度因子修正。
校正與操作步驟會因不同的儀器而有所不同,請參照儀器手冊。圖二、為pH值相對應電位直線圖,以25℃緩衝溶液校正直線其斜率為59.16mV/pH。
 
圖二
水樣的pH可能會在採樣後數小時甚至幾分鐘後會因為排氣(degassing)如二氧化碳、硫化氫及氨的溢散、礦物沈澱(如形成碳酸鈣),溫度改變、其他物理化學及生物反應而改變。
現場環境包括下雨、風、粉塵及太陽光都可能影響分析的結果,如可能的話儘量不要使儀器在操作過程曝露於惡劣的環境下。在乾燥、多風的天氣,pH計表面容易形成靜電,而導致錯誤的結果。
儀器校正過後,即可直接測量水樣,將pH電極與溫度探棒放入於樣品適當深度,至少停留60秒使其平衡。
如果pH meter系統包含自動溫度補償(automatic temperature compensator,ATC),使用ATC測量水溫。如果儀器系統不含自動溫度補償,使用一分離式已被校正過之溫度計,調整主機(meter)至同樣品溫度(如必要)。測值通常可很快地穩定在±0.05至0.1pH。記錄所觀察結果之中間值。如果讀值無法穩定,則記錄此結果於現場記錄表,並記錄*後五次讀值之中間值。
 
五、電極維護
電極的老化是一正常的現象,適當的電極保養是必要的工作,正確使用與保養可使電極的使用壽命更長,以下為電極的一般保養方法。
1.不要用手去碰觸玻璃球(glass bulb),球面上的油膜或刮痕會影響測值的準確度,手指上的油漬會降低電極的感度。
2.檢視電極和電極導線有無外在毀損。
3.電極使用前,徹底用去離子水清洗,不可用衛生紙或拭紙擦拭電極,會造成電極刮傷,應以拭紙輕輕吸乾電極上水份
4.監視電極的反應,保留電極的使用記錄,記錄斜率讀值。正常的電極斜率反應應在理論值的98.0至99.5%,理論Nernst反應在25℃為59.16mV/pH,斜率小於94%時,電極可能有老化現象,且必須進一步監視電極斜率有無下降。如有可能,更換或再生電極。若斜率低至90%則不可使用。
5.電極不使用時應蓋住並使其保持濕潤。
 
六、電極清洗
電極必須保持乾淨,方可得到一準確的測值。
1.用去離子水徹底清洗電極表面。
2.如果電極變髒應加以再生。
3.電極之再生步驟,可將填充液**,清洗再填充新鮮的填充液。
4.更換塞子,並將電極放入保存液過夜,再測試電極,如果測試不通過,更換電極。
七、品質管制事項
每次校正和攜出時
1.檢查電極操作記錄,電極校正斜率應在理論值的98%至99.5%之間。斜率若低於94%可能電極有老化現象,若低至90%則電極不可使用。
2.每4個月至少校正溫度探棒1次。
 
八、困難排除(Trouble shooting)
表一 為一般pH meter操作之困難排除方法
 
 
• 普化實驗中緩衝溶液是依CRC Handbook of Chemistry and Physics, 69th ed.1988-1989, D-145之配方配製。
• pH 4.00 緩衝溶液由 50 mL 鄰苯二甲酸氫鉀與 0.1 mL 0.1 M 鹽酸配製得。
• pH 7.00 緩衝溶液由 50 mL 磷酸二氫鉀與 29.1 mL 0.1 M 氫氧化鈉配製得。
• pH 10.00緩衝溶液由 50 mL 0.025 M 硼砂溶液與 18.3 mL 0.1 M 氫氧化鈉配製得。

        校正pH-meter一般酸性範圍用pH7及pH4,鹼性範圍用pH7及pH10校正。不使用pH4及pH10,是因pH範圍大時直線性不佳。不使用pH7及pH1,可能是因極酸或極鹼的條件下,pH值的量測誤差較大。
上海兰韦环保设备有限公司 021-64616027

上海兰韦环保设备有限公司
电话:021-64616027 57871957 57871915 13918243717 13331996527   传真:021-64616037
地址:上海市九新公路90弄3号九新商务大厦914室  邮编:201101
沪ICP备15010954号