pH电极的类型和用途

第一个pH电极有一个充满强电解质的玻璃灯泡或气泡,内部有一个Ag / AgCl(银/氯化银)半电池,并以Ag线为触点。

最初的pH电极和现代电极的工作方式并没有太大变化,但是随着技术的改进,出现了新的设计,例如组合电极,双结电极,凝胶填充电极,Calomel结,固态电极,离子选择电极和环氧树脂身体电极。

当今大多数pH电极类型都称为组合电极。组合电极在一个外壳中具有玻璃氢离子(H +)敏感电极和一个附加参考电极。

PH电极

pH电极或组合电极如何工作?

pH电极

组合电极或pH电极测量玻璃电极两侧之间的电势差。要测量电势,必须将其闭合。通过电极的内部溶液和要测量的外部溶液以及PH计将电路闭合。

当电极浸入测试溶液中时,由于氢离子的正电荷,玻璃灯泡会以毫伏(mV)的形式感应氢离子。电解液或内部溶液会从玻璃灯泡中获取mV信号。然后,该信号传递到内部电极。然后,Ag / AgCl导线将该信号传递到通向仪表的电极电缆。

包含电解质或填充溶液的参比电极产生一个恒定的mV,该mV转移到Ag / AgCl导线上。然后,导线将信号传递到电极的电缆,该信号可以被认为是“控制”。

该回路由参比电极中微量的内部溶液流过由陶瓷芯制成的多孔膜封闭。该膜或接合点称为电极体。

pH计可测量内部电极与参比电极之间的差异(以毫伏DC为单位)。然后,仪表会读取此mV读数,并以pH单位显示。

双结电极如何工作?

双结电极

如上所述,通过电解质流出的结,组合电极与被测试溶液分离。在不利条件下,被测溶液可能是强酸性或强碱性,或者处于高压或高温下,电解液通过连接处的正向流动可能会逆转。一旦反转,被测样品就会流入参比室,污染参比电极,最终破坏电极。

在可能发生电解液逆流的应用中,使用双结。为了保护参比不受污染,在电极中内置了第二个结。第二结,即众所周知的双结电极,在被测溶液和参比电极之间有一个额外的腔室。在测试溶液的污染到达参比电极之前,它首先必须不仅扩散通过原始结,而且还扩散通过第二结。附加腔室用作缓冲液,减慢参比电极电解液的变化。双结电极的优点是它们使用寿命更长,并且在不利条件下也能正常工作。

Calomel电极如何工作?

由银线,氯化银和氯化钾(KCl)电解质构成的通用电极在大多数不与银反应的水溶液中都能很好地工作。当使用含有重金属,蛋白质,Tris缓冲液,有机物和低离子溶液的溶液时,它们都会与银发生反应,因此会缩短通用电极的寿命。

Calomel组合电极的参比电极由汞和氯化汞制成,并具有KCl电解质。它与上述解决方案的反应性较弱,并且可以延长电极的使用寿命。

Calomel电极的缺点是其所含的汞和汞化合物。它们被认为是有害物质,需要特殊的处置方法。

双结电极构造技术的进步消除了对Calomel电极的需求。

离子选择性场效应晶体管(ISFET)如何工作?

离子选择性场效应晶体管(ISFET)或固态电极依靠硅芯片,当与测试溶液接触时,该硅芯片可检测并测量其表面与下面的半导体材料之间的可变电势。此可变电位与样品中的氢离子浓度成正比,并用于确定pH值。

ISFET电极耐用且易于维护。探头由不锈钢制成,由于没有玻璃,因此非常适合食品工业。它们几乎是牢不可破的。

ISFET电极的其他优点包括:可以用牙刷清洁的坚固的pH感应区域; 它们可以干燥存放;具有快速的响应时间,可用于测试pH等级上极端水平的酸或碱。

ISFET的缺点是其价格是传统电极的2至3倍。它们提供的稳定性和准确性不如玻璃电极。它们存在一个已知的漂移问题,并且大多数仅适用于适用于ISFET技术的pH计。

离子选择电极如何工作?

离子选择电极(ISE)通常用于实时测量溶液中的特定离子浓度。电极由一个传感器组成,该传感器将溶解在溶液中的离子的活性转换为电位。传统的pH电极只能测量溶解的氢离子的电位。ISE可以测量许多物质的离子电势;一些常见的例子是溶解在溶液中的氨,镉,钙,溴化物,氟化物,铜和氰化物。

ISE只能与以毫伏刻度和pH刻度显示读数的pH计一起使用。测量值将转换为百万分之一(ppm)。

代替玻璃灯泡,电极的感应部分与离子专用参比电极一起制成离子专用膜。当使用ISE离子强度调节剂时,需要使用离子专用的校准溶液和替代电解质溶液。

ISE用于水处理厂,制造设施和实验室,这些地方需要对特定离子进行实时测量以实现纯化结果,质量控制和溶液分析。


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