如何減少pH傳感器的維護(hù)—水質(zhì)分析儀

如果要長(zhǎng)期使用以獲得準(zhǔn)確的pH值，傳感器的校準(zhǔn)和維護(hù)必不可少。不幸的是，這些活動(dòng)占用了寶貴的時(shí)間（和資源）。在諸如環(huán)境監(jiān)控之類(lèi)的應(yīng)用中尤其如此，其中傳感器通常安裝在偏遠(yuǎn)地區(qū)。例如，沿海技術(shù)聯(lián)盟估計(jì)，由于生物污染造成的維護(hù)成本消耗了運(yùn)營(yíng)預(yù)算的50％。

減少pH電極維護(hù)要求的最佳步驟是為您的應(yīng)用選擇合適的傳感器?？紤]您將監(jiān)視的環(huán)境類(lèi)型。水中可能存在哪些會(huì)干擾pH傳感器功能的污染物？要注意的一件事是污染物會(huì)在pH值玻璃上覆蓋，覆蓋或形成膜。

為什么需要清潔pH傳感器

涂層是指生物膜或化學(xué)過(guò)程殘留物積聚在pH測(cè)量玻璃的表面上。隨著涂層的增加，您可能會(huì)注意到測(cè)量錯(cuò)誤或讀數(shù)不穩(wěn)定。如果您發(fā)現(xiàn)pH探針顯示出非典型讀數(shù)，則應(yīng)始終在已知的緩沖溶液中對(duì)其進(jìn)行測(cè)試。您的pH探針在緩沖溶液中應(yīng)該準(zhǔn)確讀數(shù)，即使它有些臟。例如，傳感器應(yīng)在7個(gè)緩沖區(qū)中讀取7.00（±0.20）。

涂層減慢了傳感器的響應(yīng)時(shí)間

如果在您的過(guò)程中出現(xiàn)涂層問(wèn)題，您會(huì)注意到，盡管在緩沖液中進(jìn)行的測(cè)量是準(zhǔn)確的，但傳感器的響應(yīng)時(shí)間卻很慢（30秒或更長(zhǎng)）。按照其產(chǎn)品說(shuō)明手冊(cè)清潔pH探針應(yīng)恢復(fù)其快速響應(yīng)的能力。

涂層可減少跨度

跨距減小是涂層在您的過(guò)程中出現(xiàn)問(wèn)題的另一個(gè)跡象?？缍仁菍?duì)pH傳感器在整個(gè)pH范圍內(nèi)準(zhǔn)確讀取的能力的度量?？缍葹?00％的傳感器放在7緩沖區(qū)時(shí)將讀取7.00，放在4緩沖區(qū)中時(shí)將讀取4.00。通常，新的pH傳感器的跨度為97％或更高，這意味著它在7種緩沖液中的讀數(shù)為7.00，在4種緩沖液中的讀數(shù)為3.90至4.10。這些范圍是可以接受的，因?yàn)閜H計(jì)具有內(nèi)置功能來(lái)補(bǔ)償這種變化?？缍茸匀粫?huì)隨著電極的壽命而減少。但是，如果跨度低于70％，則表示需要清潔以保持測(cè)量精度。

降低pH傳感器清潔要求

清潔pH傳感器可以幫助獲得更準(zhǔn)確，穩(wěn)定的讀數(shù)，但也可能會(huì)很痛苦。清潔pH傳感器需要將其從過(guò)程中移除，追蹤正確的化學(xué)物質(zhì)，并仔細(xì)清除任何殘留物。

因此，如何避免不斷清潔pH傳感器？如果您的過(guò)程中包含涂料或生物污垢污染物，則您可能需要考慮選擇帶有平面玻璃而不是燈泡形狀的pH探頭。當(dāng)將球形玻璃插入過(guò)程中時(shí)，過(guò)程流自然會(huì)清潔燈泡的一側(cè)。但是，由于需要流動(dòng)來(lái)繞球形表面移動(dòng)，因此通常會(huì)在另一側(cè)發(fā)生堆積。相比之下，平坦的pH值玻璃可以通過(guò)工藝流程進(jìn)行均勻清潔，從而省去了您的工作。

由于pH傳感器不斷返回不穩(wěn)定的讀數(shù)，因此某些應(yīng)用（例如濕式洗滌塔和染?。┑墓芾順O具挑戰(zhàn)性。罪魁禍?zhǔn)资莗H參考中毒。參考中毒會(huì)增加維護(hù)要求和成本，因?yàn)橹卸镜膫鞲衅骺赡苄枰鼡Q。

什么是pH傳感器參考？

甲組合pH傳感器是最常見(jiàn)的電化學(xué)pH傳感器設(shè)計(jì)。該設(shè)計(jì)將氫離子選擇電極（ISE）與提供穩(wěn)定電位的參比電極結(jié)合在一起。將H + ISE的電勢(shì)與參考電壓的電勢(shì)進(jìn)行比較，可以得到一個(gè)電壓，該電壓對(duì)應(yīng)于pH值。

pH傳感器參考液由參考電解質(zhì)和參考線(xiàn)組成。參比導(dǎo)線(xiàn)傳導(dǎo)穩(wěn)定參比電解質(zhì)的電位。大多數(shù)Sensorex pH電極使用銀/氯化銀（Ag / AgCl）參比導(dǎo)線(xiàn)。銀是一種良好的電導(dǎo)體，也是一種無(wú)毒材料。

通常將不同的凝膠和溶液用作參考電解質(zhì)。這些解決方案通常具有一些共同的屬性：導(dǎo)電性好、不與被測(cè)溶液反應(yīng)、帶正電和帶負(fù)電的離子以相似的速率擴(kuò)散。

氯化鉀（KCl）是常見(jiàn)參考電解質(zhì)的一個(gè)例子。

什么是參考中毒？

pH傳感器參考必須與被測(cè)溶液保持電接觸以閉合電路。因此，多孔結(jié)將參考電解質(zhì)與溶液分開(kāi)，從而使電解質(zhì)流出。

隨著時(shí)間的流逝，被測(cè)量溶液或過(guò)程中的化學(xué)物質(zhì)可能會(huì)超過(guò)參考點(diǎn)。當(dāng)這些化學(xué)物質(zhì)與參考電解質(zhì)混合時(shí)，參考化學(xué)會(huì)發(fā)生變化。這種現(xiàn)象稱(chēng)為參考中毒。

特別是，與銀形成鹽的離子的溶解度比氯化銀（AgCl）差的離子將影響參考穩(wěn)定性。實(shí)例包括溴（溴- ），碘離子（I - ）和硫化物（S 2-）離子。溶解性較差的銀鹽將從溶液中沉淀出來(lái)，從而耗盡了銀離子。同樣，還原劑（如亞硫酸氫鹽）將銀離子還原為金屬銀，而絡(luò)合劑（如氨水）則與銀離子形成金屬絡(luò)合物。這兩種化學(xué)反應(yīng)都會(huì)降低參考系統(tǒng)中銀離子的可用性。

最終，當(dāng)參考線(xiàn)上的氯化銀涂層完全耗盡時(shí)，可以觀察到參考電勢(shì)的較大變化。這表明您的傳感器需要更換。

參考中毒的跡象

當(dāng)傳感器讀數(shù)不穩(wěn)定時(shí)，我們始終建議您在具有已知pH值的緩沖溶液中測(cè)試您的pH傳感器。測(cè)量緩沖溶液時(shí)，參考中毒的關(guān)鍵標(biāo)志是偏差較大。偏移是預(yù)期pH值（緩沖液的pH值：4.0、7.0或10）與實(shí)際值之差。出廠(chǎng)時(shí)的新傳感器的偏移量為0.2或更小。

參考結(jié)點(diǎn)堵塞的跡象

參考系統(tǒng)污染也可能導(dǎo)致多孔參考結(jié)堵塞。當(dāng)銀鹽從參比電解質(zhì)中沉淀出來(lái)時(shí)，固體沉淀物堵塞了參比結(jié)中的孔。這會(huì)中斷參考與過(guò)程之間的電氣連接。測(cè)量含有重金屬（例如汞，鉛）的溶液時(shí)，也會(huì)發(fā)生參考堵塞，因?yàn)橹亟饘匐x子會(huì)與氯離子形成不溶性鹽。結(jié)點(diǎn)堵塞的跡象包括傳感器響應(yīng)時(shí)間慢和pH值漂移。通常，按照產(chǎn)品說(shuō)明手冊(cè)中的準(zhǔn)則清潔電極可恢復(fù)傳感器性能。

如何預(yù)防參考中毒

差分pH傳感器技術(shù)

如果您的過(guò)程中存在參比中毒問(wèn)題，則可以考慮使用差分pH傳感器。差分pH和ORP傳感器包含緩沖的參比電解質(zhì)，可抵抗pH的變化。這意味著在基準(zhǔn)化學(xué)物質(zhì)發(fā)生重大變化之前，差動(dòng)傳感器實(shí)際上可以承受一些污染。Sensorex的差分pH傳感器也具有可重新裝填的參考，因此可以更換電解質(zhì)溶液。差分pH傳感器的連接點(diǎn)是可更換的鹽橋，在沉淀物堆積的情況下，可以很容易地將其交換掉。

雙結(jié)和擴(kuò)展參考路徑

在挑戰(zhàn)性應(yīng)用中使用組合pH傳感器時(shí)，請(qǐng)尋找具有雙結(jié)參考設(shè)計(jì)的傳感器。顧名思義，雙結(jié)傳感器具有兩個(gè)多孔結(jié)，可保護(hù)參比電極免受污染。一些傳感器還具有擴(kuò)展的參考路徑（ERP）技術(shù)，這是一個(gè)漫長(zhǎng)而復(fù)雜的路徑，可防止外來(lái)離子到達(dá)參考線(xiàn)。