Измерительный электрод PH-метра и метод его выбора
Измерительный электрод сурьмы представляет собой полуметалл с активной поверхностью из чистой сурьмы. Сурьмяный контакт электрода подвергается химической реакции с образованием слоя оксида водорода. Причина, по которой сурьмяные электроды могут реагировать на pH, как и другие электроды, заключается в том, что этот оксидный слой может определять pH. Однако сурьмяные электроды не так хороши для измерений, как стеклянные или ионочувствительные электроды на полевых транзисторах (ISFET), поскольку их реакция на pH и температуру нелинейна. Его стандартная температура ограничена 0-80~C, а стандартный диапазон pH составляет 2-11. Реакции окисления или деформации могут прервать измерение сурьмяных электродов. Например, окисление или деформация, вызванная присутствием хлора или сульфита. Потому что контакты сурьмы могут реагировать на возможное окисление или деформацию. Сурьмяные электроды в настоящее время редко используются для измерения pH, только в процессах, содержащих растворы плавиковой кислоты. Потому что раствор плавиковой кислоты со значением pH меньше или равным 4 может быстро повредить стекло или электроды ионно-чувствительного полевого транзистора (ISFET). Однако применение сурьмяных электродов в растворах плавиковой кислоты также ограничено, так как трудно добиться результатов измерений при значении pH меньше или равном 2.
Стеклянный измерительный электрод включает в себя специальный стеклянный механизм, который может излучать сигнал мВ, который меняется в зависимости от pH. Стеклянные электроды обычно демонстрируют очень линейную реакцию в милливольтах на значения pH в диапазоне от 1 до 12. Производители стеклянных электродов обычно предлагают электроды различной толщины для соответствия различным температурным условиям. Например, подходят стеклянные электроды с температурой от 0 до 80~C или от 20 до 110~(2). Несмотря на это, толстые стеклянные электроды по-прежнему хрупкие и склонны к поломке или поломке. Использование стеклянных электродов в растворах с pH выше или равным 11 может привести к ошибкам измерения натрия, поскольку по сравнению с растворами с более низкой концентрацией водорода стеклянные электроды обычно более чувствительны к растворам с более высокими концентрациями натрия. Другие растворы, например растворы калия, также склонны к этой реакции. Показания измерения pH ниже истинного значения обычно возникают при pH от 0,1 до 0,3. Растворы с высоким pH также могут вызвать коррозию электрода. Растворы с высокой температурой и высоким pH могут повлиять на реакцию стеклянных электродов на pH и сократить срок их службы. Более толстые стеклянные электроды используются для растворов с высоким pH. Напротив, в растворах с низким pH, например pH меньше или равном 1, стеклянный электрод будет давать кислотную ошибку. Поскольку соотношение кислоты и воды в растворе высокое, это повлияет как на стеклянную пленку, так и на реакцию электрода. Кроме того, растворы с высокой концентрацией кислоты могут повлиять на точность, а также важно отметить, что плавиковая кислота может вызвать коррозию и в конечном итоге повредить стеклянный электрод. Общее правило состоит в том, что плавиковая кислота или растворы с pH менее или равным 4 сокращают срок службы стеклянных электродов. Более точное объяснение состоит в том, что стеклянные электроды нестабильны и могут подвергаться коррозии при измерении в плавиковой кислоте с концентрацией 10 моль/л. По сравнению со стеклянными электродами, сурьмяные измерительные электроды обладают гораздо большей устойчивостью к коррозии плавиковой кислотой.
3 Измерительный электрод ионно-чувствительного полевого транзистора (ISFET) используется в качестве датчика с 1970-х годов, но в промышленных измерениях он стал использоваться лишь недавно. Основная причина заключается в том, что конструкция электрода ISFET часто приводит к ошибкам измерений и его необходимо часто калибровать каждый день. Ионно-чувствительный полевой транзистор (исполнение ISFET). По сравнению со стеклянными электродами, он не имеет ошибки натрия, а ошибка кислоты намного меньше в растворах с низким pH, чем стеклянные электроды. Реакция окисления/деформации не нарушает реакцию pH ионно-чувствительного поля. Фактически, до сих пор не было обнаружено, что ионно-чувствительные электроды полевых транзисторов могут обеспечить правильный линейный отклик мВ от pH 0-14. Однако стеклянные электроды могут реагировать только на это. в диапазоне pH l2, а сурьмяные электроды могут реагировать только в диапазоне pH 1l. Более того, он по своей природе очень прочный, а стеклянные электроды хрупкие. Во многих средах измерения pH-электрод ионно-чувствительных полевых транзисторов является хрупким. менее подвержен химической коррозии, загрязнению зонда и общим повреждениям, чем сурьмяные или стеклянные электроды. Однако нынешняя конструкция все еще имеет недостатки. Он более восприимчив к высокотемпературным коррозионным растворам, чем стеклянные электроды, хотя он может сохранять точность измерений лучше, чем стекло. или сурьмяные электроды. Плавиковая кислота также может быстро его повредить. Кроме того, некоторая химическая коррозия фактически вызывает более сильную коррозию ионно-чувствительных электродов полевых транзисторов, чем стеклянных или сурьмяных электродов.
