用戶對pH玻璃電極(也叫PH傳感器,或者PH探頭)的要求
1、低阻抗玻璃膜
2、0~14 pH範圍內的化學腐蝕
3、不易破損
4、熱穩定性
5、好的再現性
6、不易水解
7、無堿誤差
8、在0~14 pH範圍內的線性電位值
薄膜玻璃主要由SiO2正四麵體網絡、網絡框架和網絡電荷點組成。其中*後一個組分可以使SiO2網絡鍵鬆動以使單價的陽離子易於交換。早期的薄膜玻璃一般是鈉玻璃,此種薄膜玻璃在pH10以內都表現出良好的線性,而在這以上則有較大的堿誤差。如今,人們在玻璃液中加入鋰化合物(鋰玻璃)使得薄膜玻璃有較寬的pH範圍而且隻有很小的堿誤差。
當薄膜玻璃的表麵被水浸濕時,其表麵的堿離子便會溶出,也就是說薄膜玻璃表麵被水解。取決於玻璃種類的不同,此種水解作用可使玻璃表麵形成0.3~0.6nm厚的溶脹層。對於H+離子來講,此溶脹層的很象一離子交換器。隨著被測介質pH值的變化,H+離子會擴散進溶脹層或從溶脹層中擴散出來。對於薄膜玻璃的內側來講,整個過程與上述相同,隻是由於內溶液是固定的(如pH為7的內緩衝液),所以隻是形成恒定的H+離子活度。內側和外側的溶脹層被玻璃組織分開,同時由於玻璃膜內外兩側不同的表麵電位便在玻璃膜上建立了一個電位差。這一電位差可通過零電流法用一帶有pH刻度的mV計測量並以pH值的形式顯示出來。
此電位遵循能特斯方程,在25℃的條件下,質子活度變化**別(一個pH)時,電位變化59.16mV。
堿-酸誤差
理論上講,對應於所有pH值的電位曲線應該是線性的,實際上,特征曲線的二端都有非線性的情況出現。
所謂的酸誤差主要是由於溶脹層中貯存的不可逆H+離子造成的。因此在大約pH小於2的範圍內電位達不到滿足能特斯方程的電位值59.16mV/pH值過高。先進的玻璃膜幾乎消除了此誤差。
對於堿誤差來講,其表現是顯示的pH值過低。其原因是由於堿離子的替代造成H+離子濃度的不足。此誤差特別出現在被測介質中含有濃度鈉和鋰離子的場合。堿誤差可通過合適的撥配方加以減少。
一個性能優良的電極的概念應如下:
1、 參比係統 Ag/AgCl
2、 穩定的半電池電位 帶有電解質鹽橋的參比係統
和抗汙染的參比係
統
3、 隔膜 抗汙染TEFLON環形隔膜
4、 能耐15bar壓力的 免維護KCl凝膠填充
免維護參比係統
所有上述特點,都在91手机看片的電極中得到了體現:
1、 園形的隔膜包圍住pH玻璃薄膜,形成高離子活度的中心對稱區域,使其具有錐形縫隙隔膜的優點而避免了它的不足,如:由於渦流的作用、結垢和熱負載衝擊造成隔膜堵塞和大的KCl消耗。電極不用維護,參比係統不易堵塞。在離子缺少的介質中通過采取KCl鹽儲備也能進行很好測量。
2、 不需電解質溶液填加孔,因此玻璃管是密封的,加之電解質溶液的不可壓縮性,使之可應用於再高壓力為6bar(特殊措施可達10bar)的場合。
3、 不同於傳統隔膜,對髒汙不敏感。
4、 Ag/AgCl半電池具有獨立的參比管,也就是說,穩定的半電池電位通過鹽橋與被測介質接觸。使得半電池電位在相當長的時間內保持穩定。
5、 凝膠內不含銀,這樣對於含硫的被測介質不起反應。
6、 在空氣中承受熱衝擊和冷卻時,不象孔洞式隔膜一樣會產生連續的氣泡。這些存在於孔洞隔膜後麵的氣泡會引起參比係統的電絕緣。
7、 與孔洞隔膜相比,在熱衝擊下,不會有凝膠擠出。