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純水和超純水pH值的測(cè)量

由于需要蒸汽推動(dòng)汽輪機(jī)發(fā)電或作為工廠的熱動(dòng)力等需要，電子半導(dǎo)體行業(yè)、火力發(fā)電和核電廠、石油化工、大型化工廠、冶金行業(yè)及大型造紙廠等越來(lái)越多地使用純水或超純水，水質(zhì)分析儀表（PH儀表）越來(lái)越多地用來(lái)進(jìn)行在線水質(zhì)監(jiān)測(cè)分析，確保工藝生產(chǎn)的安全進(jìn)行，在線水質(zhì)分析儀表（PH儀表）顯得越來(lái)越重要。純水和超純水的PH值測(cè)量完全有別于普通的循環(huán)水和污水pH值測(cè)量，用在高濃度的溶液中表現(xiàn)良好的電極去測(cè)試純水/超純水水樣，測(cè)試結(jié)果是難以令人滿意的—響應(yīng)緩慢、示值漂移、重復(fù)性差、準(zhǔn)確度低等。美國(guó)的ASTM協(xié)會(huì)通過(guò)的標(biāo)準(zhǔn) 《Standard Test Methods for pH Mesurement of Water of Low Conductivity》 ( D5494一93)，對(duì)純水/超純水的pH值測(cè)量的電極和方法等提出了嚴(yán)格的要求。
(1) 純水中測(cè)量pH值的特殊性。純水pH值的測(cè)量要想獲得一個(gè)比較滿意的結(jié)果，是一件比較困難的事情，特別是用常規(guī)的復(fù)合電極在實(shí)驗(yàn)室敞開(kāi)式的測(cè)量更是如此。表現(xiàn)情況往往是響應(yīng)緩慢、示值漂移、重復(fù)性差、準(zhǔn)確度低等，原因如下。
① 由于純水中離子濃度非常低，而參比電極（PH電極）鹽橋溶液選擇高濃度3mol/L的KCl。兩者的濃度差較大，與它在普通溶液中的情況差別很大。在純水中會(huì)加大鹽橋溶液的滲透速度，促使鹽橋的損耗，從而加速了 K⁺和CI^-的濃度的降低。引起液接界電位的變化和不穩(wěn)定，而Ag/AgCI參比電極本身的電位取決于Cl^-的濃度。Cl^-濃度發(fā)生了變化，其參比電極（PH電極）自身電位也會(huì)隨之變化，于是就使得示值漂移，特別是不能補(bǔ)充內(nèi)參比液的復(fù)合電極更會(huì)如此。
② 為了保證復(fù)合電極的pH零電位，鹽橋必須采用高濃度的KCI，同時(shí)為了防止Ag/AgCI鍍層被高濃度的KCl溶解，在鹽橋中又必須添加粉末狀的AgCI ,使鹽橋溶液波被AgCI飽和。但是根據(jù)前面的敘述，由于鹽橋溶液中KCI濃度的降低，原本溶解在其中的AgCl 過(guò)飽和而沉淀，從而堵塞液接界。
③ 純水很容易受到污染，在燒杯中敞開(kāi)測(cè)量，很容易受到C0₂吸收的影響，pH值會(huì)不停下降。有關(guān)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定測(cè)量必須在一個(gè)特殊的裝置中密閉中進(jìn)行，但在一般實(shí)驗(yàn)室中難于實(shí)行。
④ pH值反映的是H+的活度（H⁺)，而不是H+的濃度（H⁺)，其關(guān)系為(H⁺)= f*[ H⁺]。f為H⁺的活度系數(shù)·它是由溶液中所有離子的總濃度決定，而不只取決于被測(cè)離子的濃度。理論上，純水中活度系數(shù)f等于1，但只要有其他離子存在，活度系數(shù)就要改變，pH值也就會(huì)改變，即pH值受溶液中總的離子濃度的影響，總離子濃度變化，pH值就要改變。
由于復(fù)合電極液接界很靠近pH敏感玻璃球泡，從液接界滲漏出的鹽橋溶液首先聚集在敏感球泡周?chē)?，改變了其附近的總離子濃度，由上述原因可知，使用測(cè)量值只是敏感球泡附近的被改變了pH值。不能反映其真實(shí)的pH值。雖然采用攪拌或搖動(dòng)燒杯的方法可以改變這種情況，但實(shí)踐證明，攪拌速度不同，測(cè)試的值也會(huì)不一樣，同時(shí)攪拌或搖動(dòng)又會(huì)加速CO₂的溶解，所以也不可取。
⑤ 由于玻璃電阻的內(nèi)阻很高，內(nèi)阻越高玻璃膜就越厚，其不對(duì)稱(chēng)電位就會(huì)加大，電極（PH電極）的隋性也隨之加大，電動(dòng)勢(shì)的產(chǎn)生就越趨于緩慢。同時(shí)，由于純水是一種無(wú)緩沖作用的液體，與標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液的性質(zhì)完全不同，在標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液中表現(xiàn)良好的電極一下子移至無(wú)緩沖性的純水中，電極電位的建立時(shí)間無(wú)疑就會(huì)變得遲緩。

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