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复合电极-知识

上海越磁电子科技有限公司

2010/1/11 11:40:47

1 什么是pH复合电极?


　　把pH玻璃电极和参比电极组合在一起的电极就是pH复合电极。根据外壳材料的不同分塑壳和玻璃两种。相对于两个电极而言，复合电极zui大的好处就是使用方便。pH复合电极主要由电极球泡、玻璃支持杆、内参比电极、内参比溶液、外壳、外参比电极、外参比溶液、液接界、电极帽、电极导线、插口等组成。
 
　　（1）电极球泡：它是由具有氢功能的锂玻璃熔融吹制而成，呈球形，膜厚在O.1～0.2mm左右，电阻值＜250兆欧（25℃）。
 
　　（2）玻璃支持管是支持电极球泡的玻璃管体，由电绝缘性优良的铅玻璃制成，其膨胀系数应与电极球泡玻璃一致。
 
　　（3）内参比电极：为银/氯化银电极，主要作用是引出电极电位，要求其电位稳定，温度系数小。
 
　　（4）内参比溶液：零电位为7pH的内参比溶液，是中性磷酸盐和氯化钾的混合溶液，玻璃电极与参比电极构成电池建立零电位的pH值，主要取决于内参比溶液的pH值及氯离子浓度。
 
　　（5）电极壳：电极壳是支持玻璃电极和液接界，盛放外参比溶液的壳体，通常由聚碳酸酯（PC）塑压成型或者玻璃制成。PC塑料在有些溶剂中会溶解，如四氯化碳、三氯乙烯、四氢呋喃等，如果测试中含有以上溶剂，就会损坏电极外壳，此时应改用玻璃外壳的pH复合电极。
 
　　（6）外参比电极：为银/氯化银电极，作用是提供与保持一个固定的参比电势，要求电位稳定，重现性好，温度系数小。
 
　　（7）外参比溶液：氯化钾溶液或KCl凝胶电解质。
 
　　（8）液接界：液接界是外参比溶液和被测溶液的连接部件，要求渗透量稳定，通常用砂芯的。
 
　　（9）电极导线：为低噪音金属屏蔽线，内芯与内参比电极连接，屏蔽层与外参比电极连接。
 
　　

2 关于可充式和非可充式pH复合电极


　　
 
　　可充式pH复合电极即在电极外壳上有一加液孔，当电极的外参比溶液流失后，可将加液孔打开，重新补充KCl溶液。而非可充式pH复合电极内装凝胶状KCl，不易流失也无加液孔。
 
　　可充式pH复合电极的特点是参比溶液有较高的渗透速率，液接界电位稳定重现，测量精度较高。而且当参比电极减少或受污染后可以补充或更换KCl溶液，但缺点是使用较麻烦。可充式pH复合电极使用时应将加液孔打开，以增加液体压力，加速电极响应，当参比液液面低于加液孔2cm时，应及时补充新的参比液。
 
　　非可充式pH复合电极的特点是维护简单使用方便，因此也得到广泛的应用。但作为实验室pH电极使用时，在长期和连续的使用条件下，液接界处的KCl浓度会减少，影响测试精度。因此非可充式pH复合电极不用时，应浸在电极浸泡液中，这样下次测试时电极性能会很好，而大部分实验室pH电极都不是长期和连续的测试，因此这种结构对精度的影响是比较小的。而工业pH复合电极由于对测试精度的要求比较低，所以使用方便就成为主要的选择。
 
　　

3 如何正确浸泡pH复合电极?


　　
 
　　pH电极使用前必须浸泡，因为pH球泡是一种特殊的玻璃膜，在玻璃膜表面有一很薄的水合凝胶层，它只有在充分湿润的条件下才能与溶液中的H+离子有良好的响应。同时，玻璃电极经过浸泡，可以使不对称电势大大下降并趋向稳定。pH玻璃电极一般可以用蒸馏水或pH4缓冲溶液浸泡。通常使用pH4缓冲液更好一些，浸泡时间8小时至24小时或更长，根据球泡玻璃膜厚度、电极老化程度而不同。同时，参比电极的液接界也需要浸泡。因为如果液接界干涸会使液接界电势增大或不稳定，参比电极的浸泡液必须和参比电极的外参比溶液一致，浸泡时间一般几小时即可。
 
　　因此，对pH复合电极而言，就必须浸泡在含KCl的pH4缓冲液中，这样才能对玻璃球泡和液接界同时起作用。这里要特别提醒注意，因为过去人们使用单支的pH玻璃电极已习惯于用去离子水或pH4缓冲液浸泡，后来使用pH复合电极时依然采用这样的浸泡方法，甚至在一些不正确的pH复合电极的使用说明书中也会进行这种错误的指导。这种错误的浸泡方法引起的直接后果就是使一支性能良好的pH复合电极变成一支响应慢、精度差的电极，而且浸泡时间越长性能越差，因为经过长时间的浸泡，液接界内部（例如砂芯内部）的KCl浓度已大大降低了，使液接界电势增大和不稳定。当然，只要在正确的浸泡溶液中重新浸泡数小时，电极还是会复原的。
 
　　另外，pH电极也不能浸泡在中性或碱性的缓冲溶液中，长期浸泡在此类溶液中会使pH玻璃膜响应迟钝。
 
　　正确的pH电极浸泡液的配制：取pH4.00缓冲剂（250ml）一包，溶于250ml纯水中，再加入56克分析纯KCl，适当加热，搅拌至*溶解即成。
 
　　为了使pH复合电极使用更加方便，一些进口的pH复合电极和部分国产电极，都在pH复合电极头部装有一个密封的塑料小瓶，内装电极浸泡液，电极头长期浸泡其中，使用时拔出洗净就可以，非常方便。这种保存方法不仅方便，而且对延长电极寿命也是非常有利的，但是塑料小瓶中的浸泡液不要受污染，要注意更换。
 
　　

4 什么是液接界?


　　
 
　　在pH测量过程中，均使用参比电极，大多数情况下参比电极带有盐桥溶液。参比电极通过盐桥溶液与被测溶液相连通，这样在被测溶液和参比盐桥溶液之间就形成液接界，液接界两边溶液中的离子不断跨越界面向对面进行扩散，由于各个离子扩散速度不同，而使液接界两边带有符号相反的电荷，产生电位差，即称为液接界电位，也称扩散电位，它会影响电极的测量精度。为了减少液接界的电势差或使其保持稳定及重现，就必须采用高浓度的KCl溶液（≥3mol/L）作为电极的外参比盐桥溶液，它有足够高的离子强度，比被测介质的可能的zui大的离子强度还要大5～10倍，因此，在液接界界面上，总是K+和Cl-向外扩散，而由于K+与Cl-的淌度几乎相等，正负电荷分布基本均匀，因此形成较小的液接界电势，这就是参比电极中的外参比溶液必须使用高浓度KCl溶液的原因。
 
　　

5 如何正确使用pH复合电极?


　　
 
　　（1）球泡前端不应有气泡，如有气泡应用力甩去。
 
　　（2）电极从浸泡瓶中取出后，应在去离子水中晃动并甩干，不要用纸巾擦拭球泡，否则由于静电感应电荷转移到玻璃膜上，会延长电势稳定的时间，更好的方法是使用被测溶液冲洗电极。
 
　　（3）pH复合电极插入被测溶液后，要搅拌晃动几下再静止放置，这样会加快电极的响应。尤其使用塑壳pH复合电极时，搅拌晃动要厉害一些，因为球泡和塑壳之间会有一个小小的空腔，电极浸入溶液后有时空腔中的气体来不及排除会产生气泡，使球泡或液接界与溶液接触不良，因此必须用力搅拌晃动以排除气泡。
 
　　（4）在粘稠性试样中测试之后，电极必须用去离子水反复冲洗多次，以除去粘附在玻璃膜上的试样。有时还需先用其他溶剂洗去试样，再用水洗去溶剂，浸入浸泡液中活化。
 
　　（5）避免接触强酸强碱或腐蚀性溶液，如果测试此类溶液，应尽量减少浸入时间，用后仔细清洗干净。
 
　　（6）避免在无水乙醇、浓硫酸等脱水性介质中使用，它们会损坏球泡表面的水合凝胶层。
 
　　（7）塑壳pH复合电极的外壳材料是聚碳酸酯塑料（PC），PC塑料在有些溶剂中会溶解，如四氯化碳、三氯乙烯、四氢呋喃等，如果测试中含有以上溶剂，就会损坏电极外壳，此时应改用玻璃外壳的pH复合电极。
 
　　

6 pH电极如何清洗？


　　
 
　　球泡和液接界污染比较严重的情况时，可以先用以下溶剂清洗，再用去离子水洗去溶剂，zui后将电极浸入浸泡液中活化。
 
　　污 染 物 清 洗 剂
 
　　无机金属氧化物 低于1mol/L稀酸
 
　　有机油脂类物 稀洗涤剂（弱酸性）
 
　　树脂高分子物质 稀酒精、丙酮、乙醚
 
　　蛋白质血球沉淀物 酸性酶溶液
 
　　颜料类物质 稀漂白液、过氧化氢
 
　　

7 如何“修复”pH电极?


　　
 
　　pH复合电极的“损坏”，其现象是敏感梯度降低、响应慢、读数重复性差，可能由以下三种因素引起，一般客户可以采用适当的方法予以修复。
 
　　（1）电极球泡和液接界受污染，可以用细的毛刷、棉花球或牙签等，仔细去除污物。有些塑壳pH电极头部的保护罩可以旋下，清洗就更方便了，如污染严重，可按前面的方法使用清洁剂清洗。
 
　　（2）外参比溶液受污染，对于可充式电极，可以配制新的KCl溶液，再加进去，注意*、二次加进去时要再倒出来，以便将电极内腔洗净。
 
　　（3）玻璃敏感膜老化：将电极球泡用0.lmol/L稀盐酸浸泡24小时。用纯水洗净，再用电极浸泡溶液浸泡24小时。如果钝化比较严重，也可将电极下端浸泡在4％氢氟酸溶液中3～5秒钟（溶液配制：4ml氢氟酸用纯水稀释至100m1），用纯水洗净，然后在电极浸泡溶液中浸泡24小时，使其恢复性能。
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