酸度計:是shi實shi驗yan室shi化hua驗yan工gong作zuo中zhong應ying用yong最zui廣guang泛fan的de儀yi器qi,它ta是shi由you一yi次ci儀yi表biao電dian極ji和he二er次ci儀yi表biao電dian計ji部bu分fen組zu成cheng。調tiao查zha中zhong發fa現xian,許xu多duo用yong戶hu的de進jin口kou酸suan度du計ji處chu於yu閑xian置zhi狀zhuang態tai,其qi中zhong絕jue大da多duo數shu是shi由you於yu損sun耗hao性xing配pei件jian電dian極ji性xing能neng變bian壞huai或huo者zhe損sun壞huai,而er市shi場chang上shang又you一yi時shi很hen難nan買mai到dao與yu原yuan儀yi器qi同tong樣yang的de配pei套tao電dian級ji,其qi次ci是shi進jin口kou電dian極ji成cheng本ben偏pian高gao(約為國產電極的二十倍以上),讓一般實驗室難以接受。如能采用優質廉價的國產電極代替進口電極,使閑置的儀器資源得到利用,潛在的效益將是巨大的。
pH測量電極種類繁多,如氫電極、氫醌電極、銻電極、玻璃電極、氫離子每場效應管電極、光纖pH探針等,但目前實驗室用於精密pH測量的氫離子傳感器仍然以pH配套玻璃電極或複合玻璃電極為主。玻璃電極在溶液中構成原電池,是一個高內阻的信號源,測量中,受不對稱電位、溫度等影響,決定了此類酸度計電計部分的共同特點:高輸入阻抗、定位調節、斜率調節、溫度補償等功能,這些都是選擇代替電極的依據。由於實驗室精密pH測量一般0.01級pH計居多,因此以下介紹的代替,也是指應用玻璃電極的0.01級pH計。
1、代替的匹配問題
1.1關於電計輸入阻抗與電極內阻匹配問題
pHjiduigaoneizubolidianjizhuanhuanlaidexinhaojinxingceliangshi,biranshouyiqishurujideyingxiang,yiqishurujicanshudailaideceliangwuchazhuyaolaizilianggefangmian。qiyishidianjidegaoneizuyuyiqishuruzukangfenyachanshengdeceliangwucha,qiershiyiqishurujideshurudianliuzaidianjigaoneizushangdeyajiangyinqideceliangwucha。
對於第一點,由分壓關係容易推得,要想達到千分之一的pH測量準確度要求,電計的輸入電抗應是電極內阻的一千倍。我國生產的pH測量玻璃電極和複合玻璃電極,按機械行業部的JB/T6243-92pH值測量用複合玻璃電極標準和JB/T7815-1995pH值測定用玻璃電極標準,考慮溫度的影響,其內阻小於1000MΩ實驗室條件下,內阻一般小於300MΩ。因此,隻要電計的輸入阻抗大於3×1011Ω,選擇國產電極就能滿足測量精度的要求。由於集成電路的普遍采用,儀器的輸入阻抗達到1012Ω是輕而易舉的事,因此用國產電極代替進口電極在儀器輸入阻抗方麵是可選擇。在這一點,我國生產的玻璃電極符合代替條件。
1.2輸入電流的影響
利(li)用(yong)電(dian)位(wei)測(ce)量(liang)儀(yi)器(qi)對(dui)離(li)子(zi)電(dian)極(ji)和(he)參(can)比(bi)電(dian)極(ji)在(zai)溶(rong)液(ye)中(zhong)組(zu)成(cheng)電(dian)池(chi)的(de)電(dian)動(dong)勢(shi)進(jin)行(xing)測(ce)量(liang)時(shi),測(ce)量(liang)電(dian)池(chi)與(yu)儀(yi)器(qi)輸(shu)入(ru)部(bu)分(fen)構(gou)成(cheng)一(yi)個(ge)閉(bi)合(he)回(hui)路(lu),產(chan)生(sheng)一(yi)個(ge)很(hen)小(xiao)的(de)電(dian)流(liu),通(tong)常(chang)稱(cheng)為(wei)輸(shu)入(ru)電(dian)流(liu)。它(ta)由(you)儀(yi)器(qi)輸(shu)入(ru)端(duan)短(duan)路(lu)時(shi),儀(yi)器(qi)輸(shu)入(ru)回(hui)路(lu)產(chan)生(sheng)的(de)靜(jing)態(tai)輸(shu)入(ru)電(dian)流(liu),以(yi)及(ji)信(xin)號(hao)電(dian)動(dong)勢(shi)在(zai)儀(yi)器(qi)輸(shu)入(ru)阻(zu)抗(kang)上(shang)產(chan)生(sheng)的(de)動(dong)態(tai)輸(shu)入(ru)電(dian)流(liu)組(zu)成(cheng)。由(you)於(yu)酸(suan)度(du)計(ji)輸(shu)入(ru)阻(zu)抗(kang)足(zu)夠(gou)大(da),動(dong)態(tai)輸(shu)入(ru)電(dian)流(liu)遠(yuan)小(xiao)於(yu)靜(jing)態(tai)輸(shu)入(ru)電(dian)流(liu),因(yin)此(ci),通(tong)常(chang)所(suo)說(shuo)的(de)輸(shu)入(ru)電(dian)流(liu)就(jiu)是(shi)指(zhi)靜(jing)態(tai)輸(shu)入(ru)電(dian)流(liu)。當(dang)這(zhe)個(ge)微(wei)小(xiao)電(dian)流(liu)流(liu)經(jing)高(gao)內(nei)阻(zu)的(de)測(ce)量(liang)電(dian)池(chi)時(shi),將(jiang)在(zai)電(dian)極(ji)的(de)高(gao)內(nei)阻(zu)上(shang)產(chan)生(sheng)壓(ya)降(jiang),使(shi)測(ce)量(liang)的(de)電(dian)勢(shi)值(zhi)與(yu)實(shi)際(ji)電(dian)動(dong)勢(shi)值(zhi)不(bu)同(tong)。雖(sui)然(ran)在(zai)pH測量過程中,這一壓降可以通過定位得到補償,但輸入電流是一個隨溫度變化的量,一般溫度每變化10℃,輸入電流變化10%,此部分變化則無法通過儀器調節得到補償。例如,對於0.01級儀器,輸入電流為6pA時,容易計算出,溫度變化造成的測量誤差為0.2mV,相當於0.003pH。因此隻有減小輸入電流,才能提高測量精度。這一點,我國的pH計計量檢定規程有明確要求,即精度為0.01級的測量儀器,輸入電流應小於6pA。
1.3關於電計零電位pH與電極零電位pH的匹配問題
零電位pH又稱作等臨時性勢。對於酸度測量,其等電勢常見的有兩種:pH=7和pH=2,其中最常用的為pH=7。選擇代替電極的零電位pH應當與電計的零電位pH相一致,才能確保儀器的定位調節器在一定範圍調節時,呆以抵消pH測量中的不對稱電位,使儀器的測量顯示值與標準溶液的實際pH值相同。
1.4儀器溫度補償範圍與電極適用溫度範圍匹配問題
每(mei)個(ge)玻(bo)璃(li)電(dian)機(ji)極(ji)都(dou)有(you)其(qi)適(shi)合(he)的(de)溫(wen)度(du)使(shi)用(yong)範(fan)圍(wei),一(yi)般(ban)進(jin)口(kou)電(dian)極(ji)的(de)溫(wen)度(du)使(shi)用(yong)範(fan)圍(wei)大(da)於(yu)國(guo)產(chan)電(dian)極(ji),因(yin)而(er)進(jin)口(kou)酸(suan)度(du)計(ji)的(de)溫(wen)度(du)補(bu)償(chang)範(fan)圍(wei)相(xiang)應(ying)的(de)設(she)計(ji)較(jiao)寬(kuan),但(dan)這(zhe)並(bing)不(bu)妨(fang)礙(ai)用(yong)國(guo)產(chan)電(dian)極(ji)代(dai)替(ti)後(hou)儀(yi)器(qi)的(de)使(shi)用(yong)。我(wo)們(men)隻(zhi)要(yao)按(an)用(yong)來(lai)代(dai)替(ti)的(de)國(guo)產(chan)電(dian)極(ji)的(de)溫(wen)度(du)適(shi)用(yong)範(fan)圍(wei)使(shi)用(yong),就(jiu)能(neng)夠(gou)保(bao)證(zheng)測(ce)量(liang)的(de)準(zhun)確(que)。
2、代替的方法
弄(nong)清(qing)上(shang)述(shu)問(wen)題(ti)以(yi)後(hou),就(jiu)可(ke)以(yi)進(jin)行(xing)電(dian)機(ji)有(you)的(de)代(dai)替(ti)工(gong)作(zuo)了(le)。進(jin)口(kou)電(dian)計(ji)的(de)電(dian)機(ji)有(you)接(jie)口(kou)與(yu)國(guo)產(chan)電(dian)極(ji)接(jie)口(kou)的(de)不(bu)一(yi)致(zhi),是(shi)電(dian)極(ji)代(dai)替(ti)時(shi)麵(mian)臨(lin)的(de)重(zhong)要(yao)問(wen)題(ti)。以(yi)帶(dai)有(you)複(fu)合(he)電(dian)極(ji)的(de)進(jin)口(kou)儀(yi)器(qi)為(wei)例(li),將(jiang)失(shi)效(xiao)的(de)進(jin)口(kou)電(dian)機(ji)有(you)從(cong)根(gen)部(bu)剪(jian)斷(duan),保(bao)留(liu)其(qi)電(dian)極(ji)引(yin)線(xian)(以下簡稱“原電極引線”)。然後我們對上海雷磁儀器廠生產的“pH電極轉換器”(市場上已經有商品出售,以下簡稱“轉換器”)進行改造,該轉換器的一端為Q9接頭,另一端是玻璃電極的甘汞電極插孔。
如果我們打算用國產的E201型(xing)複(fu)合(he)電(dian)極(ji)代(dai)替(ti)進(jin)口(kou)電(dian)極(ji),則(ze)可(ke)以(yi)打(da)開(kai)轉(zhuan)換(huan)器(qi)的(de)屏(ping)蔽(bi)盒(he),將(jiang)原(yuan)電(dian)極(ji)引(yin)線(xian)從(cong)玻(bo)璃(li)電(dian)極(ji)插(cha)孔(kong)插(cha)入(ru)電(dian)極(ji)轉(zhuan)換(huan)器(qi),並(bing)將(jiang)原(yuan)電(dian)極(ji)引(yin)線(xian)的(de)芯(xin)線(xian)與(yu)轉(zhuan)換(huan)器(qi)盒(he)內(nei)和(he)Q9接頭相連的引線的芯線焊在一起,將原電極引線的屏蔽線與轉換器盒內和Q9接頭相連的引線的屏蔽線焊在一起,重新裝配好轉換器屏蔽盒。使用時我們隻要將原電極引線連接到電計,國產E201型複合電極的Q9接頭與轉換器的Q9接頭通過Q9過渡接頭連接即可。
如果打算用配套電極代替原進口複合電極,則可以打開轉換器的屏蔽盒,將轉換器的Q9接頭引線焊下,用原電極引線代替轉換器上的Q9接(jie)頭(tou)引(yin)線(xian)。焊(han)接(jie)時(shi)應(ying)該(gai)記(ji)住(zhu),由(you)於(yu)玻(bo)璃(li)電(dian)極(ji)是(shi)信(xin)號(hao)的(de)高(gao)阻(zu)源(yuan),因(yin)此(ci),原(yuan)電(dian)極(ji)引(yin)線(xian)的(de)屏(ping)蔽(bi)線(xian)應(ying)與(yu)甘(gan)汞(gong)電(dian)極(ji)端(duan)相(xiang)連(lian)接(jie),然(ran)後(hou)重(zhong)新(xin)裝(zhuang)配(pei)好(hao)轉(zhuan)換(huan)器(qi)屏(ping)蔽(bi)盒(he)。使(shi)用(yong)時(shi),隻(zhi)要(yao)將(jiang)玻(bo)璃(li)電(dian)極(ji)和(he)參(can)比(bi)電(dian)極(ji)分(fen)別(bie)連(lian)接(jie)到(dao)轉(zhuan)換(huan)器(qi)的(de)相(xiang)應(ying)插(cha)孔(kong),原(yuan)電(dian)極(ji)引(yin)線(xian)連(lian)接(jie)到(dao)電(dian)計(ji)即(ji)可(ke)。
同樣道理,對於使用配套電極的進口儀器,也可以參照上麵的辦法進行處理。
采cai用yong電dian極ji轉zhuan換huan器qi,可ke以yi使shi每mei次ci電dian極ji更geng換huan起qi來lai特te別bie方fang便bian,同tong時shi,轉zhuan換huan器qi對dui焊han接jie點dian起qi到dao屏ping蔽bi作zuo用yong,防fang止zhi測ce量liang時shi受shou到dao幹gan擾rao。再zai有you,焊han接jie點dian是shi在zai轉zhuan換huan器qi內nei部bu的de高gao阻zu絕jue緣yuan架jia上shang,不bu會hui引yin起qi電dian計ji的de輸shu入ru阻zu抗kang下xia降jiang。
3、代替的注意事項
3.1電計部分應經計量部門檢定,確定其輸入阻抗、輸入電流、零電位pHzhiwendubuchang。manzushangmiantandaoyaoqiudesuanduji,cainengjinxingdianjidaiti。yiqizongdeshuruzukangshiyoushuruduandejueyuanzukangjishuruzukangbinglianlaijuedingde,youxieyiqiyouyuchangqishiyong,shouhuanjingzhongdehuichenjichaoshiyingxiang,shuruduanjueyuandianzuxiajiang,shishuruzukangjiangdi,duizheleiyiqiyingjinxingjueyuanchuli。tongshiyingdangzhuyi,hanjiezhuanhuanpinzhidelianjiexianshi,yingdangbimianyinqidianjichakou、輸入端支架的絕緣電阻下降。
由you於yu代dai替ti時shi增zeng加jia了le電dian極ji轉zhuan換huan器qi,因yin此ci轉zhuan換huan器qi應ying作zuo為wei儀yi器qi的de一yi部bu分fen,經jing計ji量liang部bu門men對dui配pei接jie轉zhuan換huan器qi的de電dian計ji部bu分fen進jin行xing檢jian定ding,能neng夠gou達da到dao上shang述shu要yao求qiu的de,才cai能neng進jin行xing代dai替ti。
3.2對於具有其它離子測量功能的酸度計,其等電極值往往可以調節,代替時,隻要依選用代替電極的零電勢pH設定儀器的零電勢就可以(一般選擇為7)。
綜上所述,對於電極失效可損壞引起的閑置進口酸度計,完全可以經過計量部門依據JJG119-84實驗室酸度計檢定規程進行檢定,確定其輸入阻抗、輸入電流、零電位pH值及配接電極轉換器時的綜合輸入阻抗、輸入電流,參考上麵介紹的方法,進行電極的代替。實踐證明,此方法簡單易行,值得推廣。
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