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pH值是水質(zhì)的重要指標(biāo)，在檢測過程中，有很多因素會(huì)影響檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性。本文根據(jù)玻璃電極法測定水質(zhì)pH值的實(shí)驗(yàn)原理，整理出影響檢測結(jié)果準(zhǔn)確性的因素與控制措施，與大家一起探討交流。

 

玻璃電極法檢測原理：

 

pH是溶液中氫離子活度的一種標(biāo)度，也就是通常意義上溶液酸堿程度的衡量標(biāo)準(zhǔn)。而pH值指的是溶液氫離子活度倒數(shù)的對(duì)數(shù)值，pH值越接近于0表示溶液酸性越強(qiáng)，反之越接近于14則表示溶液堿性越強(qiáng)[1]。在常溫下，pH=7的溶液被稱為中性溶液。

 

玻璃電極法準(zhǔn)確度高，操作簡便，是測量水質(zhì)pH值最常用的方法。其原理是以飽和甘汞電極為參比電極，以玻璃電極為指示電極，與被測水樣組成工作電池，用pH計(jì)測量工作電動(dòng)勢，直接在pH計(jì)上讀取pH值。

 

PS：25℃時(shí)，溶液中每變化1個(gè)pH單位，電位差改變?yōu)?9.16mV，據(jù)此可在儀器上直接以pH的讀數(shù)表示[2]。

 

影響水質(zhì)pH值檢測結(jié)果準(zhǔn)確性的因素與控制措施：

 

01溫度

 

溫度對(duì)水質(zhì)pH值檢測結(jié)果的影響主要有兩方面：水電離過程和玻璃電極檢測過程的影響[3]。

 

水在常溫下會(huì)發(fā)生微弱的電離，隨著溫度的升高，水中的[H+]濃度也增加，但此反應(yīng)過程十分微弱。25℃時(shí)，1L純水中只有1×10-7mol的水分子發(fā)生電離。這樣的影響可以通過儀器溫度補(bǔ)償來修正[3]。

 

另外，玻璃電極頭部球泡由特殊的敏感薄膜制成，測量溶液pH的過程實(shí)際上相當(dāng)于離子交換的過程。當(dāng)玻璃薄膜浸入到溶液中，薄膜表面的堿離子會(huì)溶出，與溶液中的 [H+]發(fā)生交換反應(yīng)，最終達(dá)到平衡[3]。此過程十分短暫，因此在測量時(shí)要等到pH計(jì)數(shù)值穩(wěn)定后再確認(rèn)讀數(shù)。

 

Ps：待測溶液與標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液的溫度誤差應(yīng)控制在±1℃以內(nèi)[4]。

 

02鈉差

 

在測量pH值大于10的堿性溶液時(shí)，溶液中存在的大量鈉離子會(huì)使結(jié)果產(chǎn)生誤差，使讀數(shù)最終偏低，這種現(xiàn)象被稱為“鈉差”。

 

消除鈉差的措施有：用特制的低鈉差電極或用pH值近似的標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液對(duì)pH計(jì)進(jìn)行校正[3]。pH標(biāo)準(zhǔn)溶液的制備方法可參考表1。

 

表1      pH標(biāo)準(zhǔn)溶液的制備[2]

 

 

注： ①大約溶解度。

②在110~130℃烘2~3 h。

③必須用新煮沸并冷卻的蒸水(不含CO2)配制。

 

03標(biāo)準(zhǔn)溶液的配制

 

標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液配制的準(zhǔn)確度會(huì)直接影響pH值測定的準(zhǔn)確度，所以試劑要使用分析純（AR）或優(yōu)級(jí)純（GR）。

 

具體控制措施如下：

 

（1） 配制標(biāo)準(zhǔn)溶液所使用的蒸餾水應(yīng)符合下列要求：水煮沸后冷卻，電導(dǎo)率（25℃）應(yīng)小于0.2ms/m；其pH以6.7～7.3之間為宜[3]。

 

（2）標(biāo)準(zhǔn)物質(zhì)的稱量及干燥應(yīng)嚴(yán)格按規(guī)程操作，同時(shí)要注意標(biāo)準(zhǔn)溶液的保存。要在聚乙烯或硬質(zhì)玻璃瓶中保存，否則所校正的數(shù)值會(huì)有偏差，容易導(dǎo)致pH值測定錯(cuò)誤；在室溫條件下標(biāo)準(zhǔn)溶液一般保存1~2個(gè)月，當(dāng)發(fā)現(xiàn)有混濁、發(fā)霉或沉淀現(xiàn)象時(shí)，不得繼續(xù)使用；放置4°C冰箱內(nèi)保存，且用過的標(biāo)準(zhǔn)溶液不得再倒回去[4]。

 

（3）標(biāo)準(zhǔn)溶液的pH值隨溫度變化而稍有差異。一些常用標(biāo)準(zhǔn)溶液的在不同溫度下的pH值參考表2。

 

表2    pH標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液在不同溫度時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)值

 

 

04玻璃電極

 

玻璃電極也是影響pH值準(zhǔn)確度的重要因素之一。在日常檢測中，需嚴(yán)格按照玻璃電極使用說明書使用，長時(shí)間不用的電極應(yīng)該浸泡在4mol/L的飽和氯化鉀溶液中[3]。使用前，玻璃電極需在純水浸泡24h以上；使用后，需用純水反復(fù)沖洗數(shù)次，然后浸入氯化鉀溶液中存放[4]。

 

05樣品檢測及時(shí)性

 

測量生活飲用水的pH值時(shí)，最好采用現(xiàn)場測量的方式，如不能現(xiàn)場測量，樣品最好置于0-4℃的冰箱內(nèi)儲(chǔ)存，且在6h內(nèi)完成測量[3]。

 

06測量時(shí)的注意事項(xiàng)[2]

 

（1） 玻璃電極在使用前先放入純水中浸泡24h以上；

 

（2）測定pH時(shí)，玻璃電極的球泡應(yīng)全部浸入溶液中，并使其稍高于甘汞電極的陶瓷芯端，以免攪拌時(shí)破壞；

 

（3）必須注意玻璃電極的內(nèi)電極與球泡之間、甘汞電極的內(nèi)電極和陶瓷芯之間不得有氣泡，防止斷路；

 

（4）甘汞電極中的飽和氯化鉀溶液的液面必須高出汞體，在室溫下應(yīng)有少許氯化鉀晶體存在，以保證氫化鉀溶液的飽和。但氫化鉀晶體不宜過多，防止堵塞與被測溶液的通路；

 

（5） 測定pH值時(shí)，為減少空氣和水樣中二氧化碳的溶入或揮發(fā)，在測水樣之前，不得提前打開水樣瓶；

 

（6）玻璃電極表面受到污染時(shí)，需進(jìn)行處理。如果吸附著無機(jī)鹽結(jié)垢，可用溫稀鹽酸溶解；吸附鈣鎂等難溶性結(jié)垢，可用EDTA二鈉溶液溶解；沾有油污時(shí)，可由丙酮清洗。電極按上述方法處理后，應(yīng)在蒸餾水中浸泡一晝夜再使用。

 

ps：忌用無水乙醇、脫水性洗滌劑處理電極。

 

結(jié) 語

 

pH值是評(píng)價(jià)水質(zhì)的重要參數(shù)之一，為獲得準(zhǔn)確的pH值，測量過程中應(yīng)注意影響pH值準(zhǔn)確度的因素并加以控制。

 

參考文獻(xiàn)：

 

[1]   許韓山,繆小靜,錢鋒,俞曉軍. 淺談飲用水pH[J]. 飲料工業(yè),2012,15(01):7-10.

[2]   GB/T 6920-1986，水質(zhì) pH值的測定 玻璃電極法[S].北京:中國標(biāo)準(zhǔn)出版社,1986.

[3]   陳士娟,宋世兵. 生活飲用水pH值檢測影響因素分析[J]. 黑龍江科技信息,2014(35):82.

[4]   徐艷宏. 影響水質(zhì)PH值測定的因素(玻璃電極法)[J]. 黑龍江科技信息,2007(17):24.