水溶液高温一般是指60℃以上,在这种条件下溶液对玻璃电极的侵蚀作用特别严重,尤其在碱性ph范围时更为强烈,这种侵蚀作用引起玻璃电极电势的漂移,以至性能变劣。
在制药、发酵、食品等工业中微生物繁殖罐,ph测量要求玻璃电极能承受120-130℃的高温消毒作用,也就是要求电极能够承受高温溶液的侵蚀作用。
高温测量需要解决的另一问题是参比电极的稳定性。
为防止高温下agcl溶解,采用加厚agcl层,电极溶液中加入固体agcl或采用agcl单晶作参比电极;亦可将参比电极接于高温区外,通过盐桥进行连接。
2.低温下的ph测量
低温时,玻璃电极内阻急剧上升,因此应选用低内阻ph玻璃电极,在电极内溶液中加入有机溶剂,可使冰点下降。
3.非水溶液的ph测量
非水溶液是指由非水溶剂组成的溶液,包括纯粹非水溶液和部分非水溶液。
许多溶于有机溶剂的电解质,也需要进行ph值测量。常用有机溶剂有乙醇、乙二醇类、醚、酰胺、腈类、酮类等。它们溶解电解质的能力与它们的介电常数ε有关。它们的介电常数与水有明显差别(水ε=78.3),可能比水高或低。例如丙醇、乙醇、甲醇、丙三醇、丙二醇、甲酰胺介电常数ε分别为20.7、24.3、32.6、36.7、42.5、109.5。由于有机溶剂介电常数与水不同,因此每一种溶剂的ph范围以及中性点与水有明显差别。
随着工业发展、科技进步对非水溶液ph值测量的研究已经逐步开展。研究较为成熟的是重水、丙醇、乙醇、甲醇、丙三醇、丙二醇、甲酰胺等。
纯净水在化学上是中性的,水的离子积常数kw在250c时等于10的-14次方。水溶液“常用ph范围”的幅度通常定义为:
-logkw=14因此,ph测量范围从0到14.
水溶液中性点phn是h+和oh-浓度相等时的ph值。phn=-1/2logkw
phn与温度有关,在250c时,phn=,7.00,在1000c时phn=6.13,见附表。
z溶剂的ph范围定义为;
ph范围(z)=-log(kap)z,(kap)z是z的离子积(也称离子迁移数)。在250c
z=水时,kap=10-14ph范围为14ph。phn=7
z=乙腈,kap=10-28ph范围为28ph。phn=14
z=甲酰胺kap=10-17ph范围为17ph。phn=8.5
注意:在水溶液中ph=14意味着碱性zui大时的ph值,在乙腈溶液中ph=14仅为中性点。所以在不同溶剂ph值比较时要引起注意,即不同溶剂ph值它们之间没有什么可比性。
非水溶液ph值测量时的注意事项:
非水溶液导电性差,参比电极与被测溶液之间会形成一个大而不稳定液接电位,从而造成相当大的测量误差。参比电极与ph玻璃电极尽量靠近,参比电极电解液kcl渗透量要大(外参比电极电解液kcl渗透量要大)。采用复合电极。由于复合电极中指示电极与参比电极距离近而且固定,有利于在非水溶液中获得稳定而重复的电位,ph测量池应有良好屏蔽。
在测量乳状物(emulsion)或者油的溶液,正确选择液接界的种类、液接界容易更新和清洁是非常重要的。推荐开放式或套筒式液接界能适用于某些非水溶液测量。
在线测量时,严格控制流速(层流流动)。避免湍流产生。
参比电极溶液的溶剂应该以被测溶液组成作溶剂,以消除不稳定的液接界电位或者采用双盐桥溶液。
测量非水溶液后ph玻璃电极往往会出现响应特征下降,此时应选择清洗剂清洗电极,然后浸置于0.1mol/lhcl中几小时,可使电极得到恢复。
测量含有脂肪、蛋白质的溶液后,可将电极浸入含有强的胃蛋白酶(pepsin)hc混合溶剂中几小时,然后用水淋洗。
对于与水相类似的非水介质,例如重水,水一醇体系的ph测量,玻璃电极在这类溶剂中能较长时间保持电势的稳定。将电极浸泡于该溶剂中经过一天,电极达到平衡,然后使用这种溶剂配置的标准缓冲液校准电极,按此方法测得ph值是相对ph值或称表观ph值。
非水溶液ph测量电极,采用锂玻璃电极,而不要采用钠玻璃ph电极(锂玻璃ph电极带蓝色,钠玻璃ph电极球泡为白色)。因为对于玻璃电极来说,必须有水份才能形成具有ph响应的“水合凝胶层”,锂玻璃电极比钠玻璃电极对水分要求小得多。
非水测量时,应采用大量程的ph计(超出满度ph14范围),
关于ph计测量的几个重要问题
4胶体及浑浊液的ph测量
在这类样品中,玻璃电极一般能正常响应,如玻璃电极被沾污,可按照玻璃电极清洗和维护方法处理,问题往往出现在参比电极液接界端面,带电荷的胶团或微粒容易引起液接界电势不稳定,一般采用二种方法解决:
增大盐桥溶液的渗出速度,以减少胶团和微粒对液接界影响。
5高碱、高酸样品的ph测量
在ph>10的碱性溶液中,应使用锂玻璃电极,可减少碱误差,目前一般ph玻璃电极碱误差较小;ph>12时,碱误差增大,由于电极较长时间浸置于碱液中,电极会出现电位漂移、响应迟钝等现象,此时应将电极用水冲洗干净,然后浸置于0.1mol/lhcl中24h,经此处理,电极性能可恢复。
在高碱溶液中,外参比液接界材料、陶瓷芯、石棉丝容易受到碱液的侵蚀而损坏。
在酸性溶液(ph<2)中,出现酸误差,使用锂玻璃电极,在酸性溶液中出现电势漂移等现象,可将电极浸入蒸馏水后,一般可恢复。
在碱性、酸性测量时,定位的标准溶液应该愈接近被测溶液ph值愈好,以减少残余液接界电势。
在碱性溶液校准时应注意空气中co2对标准溶液的影响.ph=10标准溶液经过12h与空气接触,由于co2影响ph变化0.22单位,ph=9.18标准溶液ph变化0.02单位。所以在碱性溶液校准时使用密封容器,使用时打开用毕后盖好,并把电极浸入溶液中。
6.含氢氟酸(hf)溶液的ph测量
在酸性介质中,如果氟化物浓度大于10-6mol/l时,就会对玻璃电极严重腐蚀,一般采用两种办法:
(1)用玻璃电极迅速测量。
(2)使用金属锑电极。推荐使用上海沃懋仪表科技有限公司的phg8006型在线ph计及p8t3b型耐氢氟酸ph电极。