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技術(shù)文章

如何改善(超)純水pH的靜態(tài)測(cè)量?
技術(shù)服務(wù)回答

低電導(dǎo)率水樣pH值的靜態(tài)測(cè)量是一個(gè)很難的問題，敞放式測(cè)量就更難。常見的低電導(dǎo)率水樣主要有：蒸餾水、井水、雨水和地表水等,而*集中的行業(yè)是火力發(fā)電廠。從反滲透、離子交換除鹽到鍋爐給水、  爐水、蒸汽水再到內(nèi)冷水和凝結(jié)水等熱力系統(tǒng)的各個(gè)環(huán)節(jié),幾乎全是純水和超純水質(zhì)。用在高濃度的標(biāo)  液中表現(xiàn)良好的電極去測(cè)試這些水樣，各種性能是難以令人滿意的—響應(yīng)慢、漂移、噪聲、重復(fù)性差和電極使用壽命縮短。主要的原因有：水樣的導(dǎo)電性能差、液接電位不穩(wěn)定和CO2的吸收等。其中CO2的吸收只能在密閉的容器中才能消除。這些問題困擾了人們幾十年了，  世界上眾多的電化學(xué)儀表廠商都在不停地尋找解決辦法。美國(guó)的ASTM協(xié)會(huì)在93年才起草的標(biāo)準(zhǔn)D5494-93《Standsrd  Test  Methods  forpH  Measurement  of  Water  of  Low  Conductivity  》，可直到2001年才通過，也能從側(cè)面說明解決問題的難度。在這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)中，嚴(yán)格地規(guī)定了測(cè)量必須在一個(gè)特殊的裝置中密閉進(jìn)行，以避免CO2的污染。  
現(xiàn)實(shí)的情況是卻相反，在中國(guó)國(guó)內(nèi)的工業(yè)部門，化驗(yàn)室中水樣pH的靜態(tài)測(cè)量幾乎都是在燒杯中進(jìn)行的，即使對(duì)火力發(fā)電廠電導(dǎo)率只有幾個(gè)甚至低于0.3μS/cm的情況下，大家還是在燒杯中敞開測(cè)量，這是幾十年的習(xí)慣和現(xiàn)狀，連國(guó)標(biāo)GB/T6904.3-93也是這樣的,  我們無意去改變這種狀況。只有接受在敞開的燒杯中測(cè)量純水pH值的不足：水樣會(huì)不斷地吸收CO2，pH值會(huì)不停的往下降，影響了測(cè)量的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性。本文限于篇幅，不對(duì)這個(gè)問題做詳細(xì)地分析。下面我們將精力集中在影響測(cè)量的另外幾個(gè)因素上，力求加以改進(jìn)。  

選一支好電極將大大改善測(cè)試性能  

一支好的電極，不但測(cè)試迅速、準(zhǔn)確，而且使用壽命也很長(zhǎng)，適合純水靜態(tài)測(cè)量的pH復(fù)合電極的特點(diǎn)主要有三個(gè)：敏感膜阻抗低；采用雙液接；鹽橋溶液采用與被測(cè)水樣濃度較接近的0.1MKCl。  

E-201  塑殼可充式復(fù)合電極不適合電廠的純水和超純水測(cè)量  

國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的實(shí)驗(yàn)室用臺(tái)式酸度計(jì)出廠時(shí)基本上配的均是E-201塑殼可充式復(fù)合電極，對(duì)電廠的純水測(cè)量也有很多使用這種電極的。實(shí)際上這是一種習(xí)慣性的錯(cuò)誤。E-201采用單液接結(jié)構(gòu)，鹽橋溶液選用高濃度3mol/L的KCl,而且敏感膜的阻抗較大，這些特點(diǎn)使得它在純水中穩(wěn)定性較差，測(cè)值難穩(wěn)定,并且在高濃度的標(biāo)液和低濃度的水樣中液接電位相差較大，增大了測(cè)量誤差。  
各種凝膠填充式電極也不適合純水pH測(cè)量。  
E-201（純水）是我們專門為純水、超純水pH的靜態(tài)測(cè)量研制的復(fù)合電極。它的玻璃敏感膜采用低阻配方，雙液界結(jié)構(gòu)，采用0.1M液體KCl做鹽橋溶液，可填充。這些措施都改善了電極在純水中的響應(yīng)速度、穩(wěn)定性和使用壽命。  
E-201純水pH復(fù)合電極是較好的選擇。  

使用離子強(qiáng)度調(diào)節(jié)劑（ISA）將使測(cè)試更穩(wěn)、更快  

在被測(cè)水樣中加入中性鹽（如KCl）作為離子強(qiáng)度調(diào)節(jié)劑，改變?nèi)芤褐械碾x子總強(qiáng)度，增加導(dǎo)電性，使測(cè)量快速穩(wěn)定。這種方法是得到國(guó)標(biāo)認(rèn)可的。在GB/T6904.3—93《鍋爐用水和冷卻水分析方法pH  的測(cè)定  用于純水的玻璃電極法》中有這樣的敘述“測(cè)定水樣時(shí)為了減少液接電位的影響和快速達(dá)到穩(wěn)定，每50mL水樣中加入1  滴中性0.1mol/L  KCl  溶液”。國(guó)外不少?gòu)S家（包括ORION）對(duì)純水pH的靜態(tài)測(cè)量均采用了這種方法。許多的資料講，使用本方法雖然改變了離子強(qiáng)度，影響了測(cè)量的準(zhǔn)確性，但在數(shù)量上pH只改變了0.005～0.01，完全可以接受。采用這種方法時(shí)，一定要注意所加的KCl溶液不應(yīng)含有堿性或酸性的雜質(zhì)。因?yàn)榧兯木彌_能力特別弱，微量的堿性或酸性雜質(zhì)將引起pH值的較大變化。這就要求我們?cè)谂渲谱鳛殡x子強(qiáng)度調(diào)節(jié)劑使用的KCl溶液時(shí)一定要使用分析純的KCl和純度較高的中性水質(zhì)。  

減小C02吸收的影響  

在燒杯中敞開測(cè)量，不可避免地受到CO2吸收的影響，但我們可以將電極插入燒杯中溶液的下部，但不要碰到燒杯，也不要搖動(dòng)燒杯或電極，這樣可以減少CO2的污染。因?yàn)镃O2在水樣中的溶解和吸收還需要一定的時(shí)間。