玻璃 pH 電極作為一種廣泛應(yīng)用于化學(xué)分析、生物醫(yī)學(xué)等眾多領(lǐng)域的重要電化學(xué)傳感器,其結(jié)構(gòu)組成對于理解其工作原理和性能表現(xiàn)至關(guān)重要。玻璃 pH 電極主要由玻璃泡膜、絕緣管體、內(nèi)部溶液和銀 / 氯化銀電極等部分組成,以下將對其主要構(gòu)成部分——玻璃泡膜進(jìn)行說明:玻璃泡膜是玻璃 pH 電極的主要部件,對溶液中氫離子(H?)具有選擇性響應(yīng)。其能夠產(chǎn)生膜電位,這是電極實(shí)現(xiàn)對 pH 值測量的關(guān)鍵。當(dāng)玻璃泡膜與溶液接觸時(shí),膜表面的離子會(huì)與溶液中的離子發(fā)生交換作用。由于玻璃膜對 H?具有特殊的選擇性,H?能夠在膜表面進(jìn)行擴(kuò)散和交換,而其他離子的交換則相對困難。這種離子交換過程導(dǎo)致膜兩側(cè)形成電位差,即膜電位。膜電位的大小與溶液中 H?的活度有關(guān),通過能斯特方程可以建立起膜電位與 H?活度之間的定量關(guān)系,從而實(shí)現(xiàn)對溶液 pH 值的測量。不同組成和結(jié)構(gòu)的玻璃膜對 H?的選擇性、響應(yīng)速度、穩(wěn)定性等性能會(huì)產(chǎn)生重要影響。例如,在一些特殊的玻璃配方中,通過添加特定的氧化物,可以調(diào)整玻璃膜的化學(xué)組成和結(jié)構(gòu),進(jìn)而改善電極的性能,如提高對 H?的選擇性、降低對其他離子的干擾等。pH 電極制藥行業(yè)需記錄校準(zhǔn)人、時(shí)間、斜率值,滿足 GMP 追溯要求。廣東石油化工用pH電極
pH電極的關(guān)鍵是氫離子選擇性敏感膜(通常為特殊玻璃膜)。其表面水合層中的硅酸鹽結(jié)構(gòu)對H?具有高度選擇性,當(dāng)接觸溶液時(shí),膜內(nèi)外的H?濃度差異引發(fā)離子交換,形成跨膜電位差,該電位差與溶液pH值呈對數(shù)關(guān)系(遵循能斯特方程),實(shí)現(xiàn)精確pH測量。pH電極的玻璃膜由SiO?、Na?O和CaO等成分熔融制成。膜表面的水合凝膠層(約0.1μm厚)允許H?快速滲透,而其他陽離子(如Na?、K?)因空間位阻和電荷排斥難以通過,這種離子篩分效應(yīng)確保了電極對H?的選擇性響應(yīng)。參比電極的必要性,pH電極需搭配參比電極構(gòu)成完整測量回路。參比電極(如Ag/AgCl體系)提供穩(wěn)定的電勢基準(zhǔn),與氫離子敏感膜的電位差共同構(gòu)成可測信號。兩者的液接界設(shè)計(jì)允許離子導(dǎo)電,同時(shí)避免溶液交叉污染。江蘇雙氧水用pH電極怎么賣pH 電極工業(yè)型可設(shè)置校準(zhǔn)提醒周期,通過 PLC 自動(dòng)觸發(fā)校準(zhǔn)程序。
氧化銥納米線固態(tài) pH 電極:以二氧化硅納米孔薄膜為模板,采用電化學(xué)沉積 - 溶液刻蝕方法制備。該電極具有較寬的 pH 響應(yīng)范圍(pH≈0 - 13)和超高的靈敏度(235.5 mV/pH,pH≈0 - 2.5;90.1 mV/pH,pH≈2.5 - 13),解決了傳統(tǒng)玻璃 pH 電極因酸差堿差無法測定較低 pH(pH<1)和較高 pH(pH>12)值的問題,大幅提高了 pH 檢測靈敏度。而且,該固態(tài)電極可在多種環(huán)境(水溶液、有機(jī)溶劑、皮膚等)中工作,突破了傳統(tǒng)玻璃電極受限于水溶液環(huán)境的局限。例如,利用其優(yōu)異的 pH 響應(yīng)特性,可將其集成于自主設(shè)計(jì)的無線、可穿戴設(shè)備中,實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)過程中人皮膚表面 pH 值的動(dòng)態(tài)、在線和實(shí)時(shí)檢測。
pH電極管體長度對測值的影響:1、長管體:長管體的玻璃 pH 電極適用于需要深入到較深部位進(jìn)行測量的場景,如深井中的地下水 pH 測量。較長的管體可以使電極頭部到達(dá)特定深度,獲取準(zhǔn)確的測量數(shù)據(jù)。此外,長管體在一定程度上可以增加電極的穩(wěn)定性,減少因外部震動(dòng)等因素對測量結(jié)果的影響。2、短管體:短管體電極則更便于操作和攜帶,在一些現(xiàn)場快速檢測場景中具有優(yōu)勢。例如在野外環(huán)境監(jiān)測、工業(yè)現(xiàn)場的即時(shí)檢測等,短管體電極能夠快速部署,提高工作效率。但其由于長度較短,在一些對深度有要求的測量場景中可能無法滿足需求。pH 電極支持 MODBUS 協(xié)議,兼容物聯(lián)網(wǎng)平臺,實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程數(shù)據(jù)監(jiān)控。
能斯特方程在pH電極測量中的應(yīng)用:能斯特方程是描述電極電位與溶液中離子濃度之間關(guān)系的重要方程,對于 pH 電極也同樣適用。其表達(dá)式為:E=E0+nF2.303RTlogaH+,其中E為電極電位,E0為標(biāo)準(zhǔn)電極電位,R為氣體常數(shù),T為定量溫度,n為反應(yīng)中轉(zhuǎn)移的電子數(shù),F(xiàn)為法拉第常數(shù),aH+為溶液中 H?的活度。在實(shí)際應(yīng)用中,由于活度系數(shù)的影響,通常使用 pH 值來表示溶液的酸堿度,pH = -log aH+。因此,能斯特方程可以改寫為:E=E0+nF2.303RT(?pH)。這表明,pH 電極的電位與溶液的 pH 值呈線性關(guān)系,通過測量電極電位,就可以計(jì)算出溶液的 pH 值。需要注意的是,在實(shí)際測量中,為了準(zhǔn)確測量 pH 值,需要對電極進(jìn)行校準(zhǔn),以確定E0的值,并考慮溫度等因素對測量結(jié)果的影響。pH 電極工業(yè)現(xiàn)場安裝需預(yù)留維護(hù)空間,便于定期校準(zhǔn)和更換操作。江蘇高耐受性pH傳感器批發(fā)
pH 電極外殼防護(hù) IP67,不銹鋼材質(zhì)抗腐蝕,-20℃~120℃寬溫域穩(wěn)定工作。廣東石油化工用pH電極
電極的敏感膜老化、制造工藝差異以及儲存條件對pH電極檢測氫離子濃度的影響,1、敏感膜老化:隨著使用時(shí)間增加和使用次數(shù)增多,pH 電極敏感膜會(huì)逐漸老化。敏感膜表面結(jié)構(gòu)變化,導(dǎo)致其對氫離子選擇性和響應(yīng)能力下降。例如玻璃電極使用一段時(shí)間后,玻璃膜表面會(huì)發(fā)生磨損、腐蝕,形成一層難以更新的凝膠層,阻礙氫離子交換,使測量準(zhǔn)確性降低。2、制造工藝差異:即使同一型號 pH 電極,由于制造工藝微小差異,其性能也會(huì)有所不同。例如敏感膜厚度、均勻度,內(nèi)部參比溶液組成、純度等制造參數(shù)的差異,會(huì)導(dǎo)致電極對氫離子響應(yīng)特性存在差異,影響測量準(zhǔn)確性。2、電極儲存條件:不當(dāng)儲存會(huì)影響 pH 電極性能。如長期干燥儲存玻璃電極,會(huì)使敏感膜脫水,導(dǎo)致其性能劣化;儲存溫度過高或過低,可能影響電極內(nèi)部參比溶液性質(zhì)和敏感膜結(jié)構(gòu),降低檢測準(zhǔn)確性。廣東石油化工用pH電極