一,、純水、超純水的定義
純水,、超純水的具體劃分,,到目前為止還沒有一個嚴(yán)格和統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)。一般來說,,我們將電導(dǎo)率<50μS/cm的水樣稱為純水,,將電導(dǎo)率在0.06~10μS/cm的水樣稱為超純水。
二,、純水,、超純水測量遇到的常見現(xiàn)象及原因分析
使用者很容易說出純水、超純水的pH測量中常出現(xiàn)的問題:電極響應(yīng)慢,、誤差,、不穩(wěn)定、受流量影響和電極使用壽命短等,。其實(shí)這些都是從現(xiàn)象層面上講的,,無助與問題的解決。我們從產(chǎn)生原因的不同上將問題歸納為四個方面:
對流量敏感:流量的不同,,可能在普通的測量裝置中產(chǎn)生1pH的差別,,流量的變化也將使 測值發(fā)生變化,。
長期穩(wěn)定性差:使用一段時間后,電極性能發(fā)生較大的變化,。
易受干擾:各種外界的干擾和純水流動本生產(chǎn)生的干擾,,也使測值不穩(wěn)定
25℃折算:(超)純水pH測量的要求很苛刻,合格范圍很窄,,需將測值折算到25℃,。
我們認(rèn)為這四個方面比較全面的概括了(超)純水pH測量的難點(diǎn)。下面我們將具體分析這些難點(diǎn)產(chǎn)生的原因,,以求找出解決問題的方法,。
現(xiàn)在,復(fù)合電極(將測量與參比電極復(fù)合在一起的兩復(fù)合電極和包含了溫補(bǔ)電極的三復(fù)合電極)因其使用極為方便,,在電廠得以大量使用,,有進(jìn)口的,也有國產(chǎn)的,。有必要好好地研究一下,,下面我們將主要針對復(fù)合電極做分析。
2.1 難點(diǎn)一 純水pH測量對流量很敏感
電廠用戶都有經(jīng)驗(yàn),,調(diào)節(jié)流量閥門,,pH值就要發(fā)生變化。這是一個很明顯的現(xiàn)象,。但用戶往往不計較,,潛意識就是:反正pH測量(或電極),不管是國外產(chǎn)品或是國內(nèi)的,,都受流量影響,。我們之所以將這個問題放在第一位,主要是想讓用戶明確認(rèn)識到這個問題的嚴(yán)重性,,因?yàn)榱髁康淖兓瘜H測值帶來的影響可能要超過1pH,.我們千萬不要只將注意力集中在穩(wěn)定性和電極的使用壽命上,。
預(yù)備知識:
pH測的是氫離子的活度,不是氫離子的濃度,。pH=-log(H+)
(H+)=f ×[H+ ] f為H+的活度系數(shù)
H+的活度系數(shù)由溶液中所有離子的總強(qiáng)度決定,,而不只是依賴于被測離子的強(qiáng)度,從左圖可以看出:只有在理論純水中,,活度系數(shù)才為1,但只要有其它離子出現(xiàn),,活度系數(shù)就要改變,隨之pH值就改變了,。即pH受溶液中總的離子強(qiáng)度的影響,,改變了總的離子強(qiáng)度就改變了pH值。只要我們明白了這個道理,,復(fù)合電極測不準(zhǔn)且受流量影響的原因就找到了,。
2.1.1 復(fù)合電極在純水中受流量的影響很大
純水中的離子很少,,pH電極附近的離子基本上是由參比電極滲透出的鹽橋溶液中的離子,在離子滲透速度不變的情況下,,流量的變化會改變單位體積里的離子數(shù)量,,從而改變pH值??梢赃@樣形象地講:參比電極不斷地往外滲透離子,,流量的變化使水樣帶走的離子的數(shù)量發(fā)生了變化,影響了pH值,。電極受流量影響的另外一個原因是流動電位,,參見下面的內(nèi)容。
2.1.2 復(fù)合電極測的只是電極附近的pH值
一般的,,復(fù)合電極的液接界在測量電極敏感球泡的上部1cm左右處,或平行地緊靠著測量電極,,這樣從參比電極滲漏出的電解液會迅速污染測量電極,,改變其附近的總離子濃度,從而使得測量值只是敏感球泡附近的被改變了的pH,,而不是溶液真實(shí)的pH值,。這只是復(fù)合電極測不準(zhǔn)純水pH值的原因之一。
2.1.3 進(jìn)口的流動液接或自由液接的復(fù)合電極也測不準(zhǔn),,也受流量影響
這里有一個現(xiàn)象值得特別的提出:有些用戶采用了一些國外進(jìn)口的復(fù)合電極,,這些電極采用流動液接或自由液接,鹽橋溶液以較快的速度向外滲透,,減小了液接電位,,整個電極響應(yīng)快,穩(wěn)定,,壽命又長,,解決了純水pH測量的幾個問題,但我們不能誤認(rèn)為就測得準(zhǔn),,而且它仍然受流量的影響,。
2.1.4 流量計也解決不了復(fù)合電極的流量敏感性
有的產(chǎn)品在pH電極前面加裝了一個流量計,試圖通過穩(wěn)定流量來解決這個問題,。這樣是好一些-----測值不會再隨流量變化了,。但到底多少流量時的pH值才算準(zhǔn)確,這是一個誰也說不清的問題,。
2.1.5 動態(tài)標(biāo)定也解決不了復(fù)合電極的流量敏感性
還有的用戶想通過模仿測量時的情形,,將標(biāo)液流動通過電極這種“動態(tài)標(biāo)定”來消除以往“靜態(tài)標(biāo)定、流動使用”所帶來的測量誤差,。這也是沒有用的,。因?yàn)樵趶?qiáng)離子濃度的標(biāo)液中,,電極對流量的變化不敏感,原因很好理解:測量電極附近幾乎全是很強(qiáng)離子濃度的標(biāo)液,,流量根本不能改變離子強(qiáng)度,。這就造成了:標(biāo)定時因?yàn)榱髁孔兓鸬恼`差消失了,但測量純水時誤差又會重新出現(xiàn),。流量影響pH測量還有另外一個原因,,就是流動電位的存在,見本文后面的內(nèi)容,。
總之,,復(fù)合電極在測量離子強(qiáng)度緩沖性很小的純水水樣時,其參比滲透出的電解質(zhì)(常為KCl)改變了測量電極附近的總離子強(qiáng)度,,從而影響待測離子的活度系數(shù),,使得測量既不準(zhǔn)確又受流量影響。