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电化学小知识:纯水和低电导率水的pH测量

发布时间:2021-11-16   点击次数:1276次
纯化水和其他低电导率水中测量pH值时的挑战和建议
 
关键字
pH值,纯水,低电导率水,低离子强度,电极,溶液。

目标
以下应用说明描述了在纯化水和其他低电导率水中测量pH值时的挑战和建议。

介绍
理论上,测量纯水的pH值似乎很简单。例如,纯水应该是中性的- pH 7.0,并且应该没有干扰。

纯水的pH测量是具有挑战性,因为pH电极响应往往漂移,可能是响应缓慢的,不可重复和不准确的。由于样品的低电导率、低离子强度溶液和普通离子强度缓冲液之间的差异、液体结电位的变化和二氧化碳对样品的吸收,在这些样品中测量更加困难。由于纯水溶液的电导率很低,所以溶液会像“天线"一样,电极响应可能会有干扰噪声。

通过了解在纯水和其他低导电性液体中测量pH值的挑战,您可以克服它们,并确保您的pH测量是可靠和一致的。

什么是纯水?
ASTM D5464将低导电性水描述为导电性< 100 μS/cm的水。

超纯水的pH值一般在5.5到7.5之间,取决于水中二氧化碳(CO2)的水平。

具有非常少的离子种类的纯化水被称为碱度低,离子强度低,或具有低电导率/高电阻率。
纯水样品包括蒸馏水、去离子水、一些工艺水、井水、一些地表水、一些处理过的废水、锅炉给水和雨水。

你知道纯水pH测量的挑战是什么?最常见的三个挑战是:
1. 电极漂移
低电导率水是高电阻样品。这可能会导致噪声读数和信号漂移。

2. 污染的样本
由于这些水域中的离子浓度较低,它们的缓冲也很差,因此容易受到污染(例如,在取样、运输、储存、处理和测试期间,来自CO2或氨的吸收,和/或来自其他来源的交叉污染)。

3. 不准确的测量
在电极内部的电极填充溶液和电极外部的样品之间的离子强度的巨大差异可能导致明显液接电位。这可能会影响精度,造成稳定时间长,并导致精度差。
 
优化pH值测试结果
有几个不同的因素可以优化,以提供高质量的pH测量结果。这些因素包括:
  • 选择正确的pH电极

  • 取样注意事项

  • 校准pH电极

  • 处理与维护pH电极

选择pH电极
有许多不同类型的电极可用来测量pH值。在选择电极时,重要的是要考虑电极特性及其与被测样品的兼容性。

使用屏蔽良好的电极和高阻抗pH计来减少信号噪声,例如奥豪斯ST420 双液界pH电具有良好的屏蔽效果,配合AB41PH高阻抗pH计。

由于pH值对温度敏感,使用三合一电极或自动温度校正(ATC)探头监测样品温度,并自动调整电极斜率响应。奥豪斯ST350 三合一pH/ATC电极,测量pH同时补偿温度结果使测量更为方便。
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取样注意事项
1. 小心处理低电导率水样,尽量减少空气和二氧化碳的吸收。建议使用玻璃容器,因为空气会通过塑料扩散。
2. 对于样品的运输和储存,要将样品满装取样瓶中,这样就取样瓶上部不会有空气。
3. 收集后尽快对样品进行测试,以尽量减少温度变化、样品氧化和与样品容器接触时间。
4. 确保所有容器和设备在使用前用纯水进行三次冲洗,以避免可能来自各种来源的交叉污染。 

校准pH电极
当测量低离子强度样品时,在高离子强度缓冲液中校准pH电极将增加稳定所需的时间。此外,样品污染的可能性也会增加。对于精确的测量,缓冲液和样品应该具有相似的离子强度。当校准标准品与样品之间的偏差在2°C以内时,得到的结果最好。使用ATC或三合一电极来监控温度。如果样品和校准标准不能在同一温度下,测量在该温度下的pH值,并使用ATC或三极管测量温度并相应地调整斜率。记录结果时,要同时报告pH值和温度读数。

电极校准后冲洗好,以避免交叉污染您的样品。只需少量的缓冲液就能显著改变纯净水的pH值。用尽可能干净的水冲洗。

处理与维护pH电极
由于纯水可以从pH球泡中析出离子,将pH电极存储在电极存储溶液中,以恢复球泡敏感膜。如果响应变慢,清洁pH电极以重新激活pH球泡和液接界。

如何测试纯净水和其他低导电性水的pH值
1. 对于每个被测试的样品,准备一份用于测试和一个或多个用于冲洗。在放入测试样品之前,将pH电极浸入冲洗样品并轻轻搅动。
2. 轻轻搅拌样品以加快电极反应。搅拌可以一直进行,但尽可能隔绝空气。
3. 使用连续读数模式,让电极有足够的时间完全响应。好的精度和准确度发生时,充足的时间以达到稳定。一旦建立了标准的响应时间,可以考虑使用定时读取来提高足够的等待时间,从而实现一致和精确的结果。
4. 对于高精度的测量工作,ASTM D1293建议测试流动样品,直到漂移率最小和两个连续结果在期望的标准内一致。

总结

在低离子强度的样品中获得一致的pH值是相当困难的,而且常常令人沮丧。通过采用一些最佳做法,并遵循本应用笔记中概述的建议,您可以提高测量精度,减少电极漂移,并防止样品污染您的pH值测量。

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