在线酸碱度pH计(Online pH meter),是指用来测定溶液酸碱度值的仪器。pH计是利用原电池的原理工作的,原电池的两个电极间的电动势依据能斯特方程,既与电极的自身属性有关,还与溶液里的氢离子浓度有关。原电池的电动势和氢离子浓度之间存在对应关系,氢离子浓度的负对数即为pH值。
(能斯特方程,是指用以定量描述某种离子在A、B两体系间形成的扩散电位的方程表达式。在电化学中,能斯特方程用来计算电极上相对于标准电势而言的定氧化还原对的平衡电压。能斯特方程只有在氧化还原对中两种物质同时存在时才有意义。瓦尔特·赫尔曼·能斯特,德国,1864年6月25日-1941年11月18日)
一、ph的概念
pH是拉丁文“Pondus hydrogenii”一词的缩写(Pondus=压强、压力,hydrogenium=氢),用来量度物质中氢离子的活性。这一活性直接关系到水溶液的酸性、中性和碱性。
离子活性度,是指电解质溶液中参与电化学反应的离子的有效浓度。离子活度(α)和浓度(c)之间存在定量的关系,其表达式为:α=γc式中:α为离子的活度;γ为离子的活度系数;c为离子的浓度。
γ通常小于1,在溶液无限稀时离子间相互作用趋于零,此时活度系数趋于1,活度等于溶液的实际浓度。一般在水溶液中H离子的浓度非常小,所以H离子的活度基本和其浓度相等。
根据能斯特方程,离子活度与电极电位成正比,因此可对溶液建立起电极电位与活度的关系曲线,此时测定了电位,即可确定离子活度,实际上是通过测量电位mV,来计算H离子的浓度的。
二、在线ph计的工作原理
pH计主要用于测量液体中的氢离子浓度。准确地说是测量氢离子活性,得出酸性、中性还是碱性的数值,在自来水、河水、饮料、食品、污水、医疗和化工等领域广泛地使用工业用液体分析仪。
全量程是0~14pH,pH=7为中性,pH《7为酸性,pH值接近0为强酸性。pH》7为碱性,pH值接近14为强碱性。
在线pH计将待测液体氢离子活性作为两根电极之间产生的电位差,通过变送器得到传输信号。
成为基准的电极被称为玻璃电极,从外观来看与玻璃试管相似。但是前端为特殊玻璃制成的数十μmm的薄膜玻璃,内置有内部缓冲液和内部电极。内部电极与待测液体之间有玻璃薄膜,基本上是绝缘状态。
另一端的电极称为比较电极(或参比电极),结构与玻璃电极类似,但前端有液接界,内部液体与待测液体通过缝隙接触。液接界形态多样,包括玻璃纤维形、小孔形、陶瓷形、套管形等,根据具体的用途进行选择。
检测部分的阻抗由于隔着玻璃膜,阻抗大于10MΩ,所以变送部分需要更高的阻抗,必须达到1GΩ以上,放大器与电极之间也使用绝缘性高的导线和端子。
测量液的氢离子活性,会使玻璃电极的薄膜玻璃两侧之间产生电位差。玻璃电极的薄膜玻璃内侧电位经过内部缓冲液,通过内电极导出;而接液的外侧电位经过待测液体-参比电极液接界-内部液体,通过参比电极的内部电极导出。
两电极的内部电极与内部液体之间产生的电位,大体相互抵消,所以能测量薄膜玻璃两侧的电位。