质检科普

pH计作为精密测量液体酸碱度的仪器，在环保、污水处理、科研、制药、食品加工等众多领域都有着广泛应用，也是食品厂、饮用水厂办理SC、HACCP等认证时的必备检验设备。了解pH计的使用要点，对于确保测量精准性至关重要。以下整理了关于pH计的14个关键问题，帮你全面掌握其相关知识。

1、什么是pH标准缓冲溶液？它有哪些特点？

pH缓冲溶液是一种能使pH值保持稳定的溶液。如果向这种溶液中加入少量的酸或碱，或者因溶液中化学反应产生少量酸或碱，以及将溶液适当稀释，其pH值基本上能保持稳定不变，这种能对抗少量酸碱加入而使pH值不发生明显变化的溶液就称为缓冲溶液。

pH标准缓冲液有以下特点：

（1）标准溶液的pH值已知，并达到规定的准确度。

（2）标准溶液的pH值具有良好的复现性和稳定性，缓冲容量较大，稀释值和温度系数较小。

（3）溶液的制备方法简单。

2、如何配制pH标准缓冲溶液？

对于一般pH测量，可使用成套的pH试剂（可配制250mL）。配制时，应使用去离子水，且需预先煮沸15～30分钟以除去溶解的二氧化碳。剪开塑料袋将试剂倒入烧杯中，用适量去离子水溶解，冲洗包装袋后将溶液倒入250mL容量瓶中，稀释至刻度，充分摇匀即可。

3、如何正确保存和使用pH缓冲溶液？

缓冲溶液配制后，应装在玻璃瓶或聚乙烯瓶中（碱性pH缓冲液，如pH9.18、pH10.01、pH12.46等，需装在聚乙烯瓶中），瓶盖需严密盖紧，在冰箱中低温（5～10℃）保存，一般可使用六个月左右。若发现有浑浊、发霉或沉淀现象，不能继续使用。

使用时，应准备几个50mL的聚乙烯小瓶，将大瓶中的缓冲溶液倒入小瓶中，在环境温度下放置1～2小时，待温度平衡后再使用。使用后的缓冲溶液不得再倒入大瓶中，以免污染。瓶中的缓冲溶液在高于10℃的环境条件下可使用2～3天，一般pH7.00、pH6.86、pH14.00三种溶液使用时间可稍长，而pH9.18和pH10.01溶液因易吸收空气中的二氧化碳，其pH值较易变化。

4、pH缓冲溶液有何用途？

（1）pH测量前标定校准pH计。

（2）用以检定pH计的准确性，例如，用pH6.86和pH14.00标定pH计后，将pH电极插入pH9.18溶液中，检查仪器显示值与标准溶液的pH值是否一致。

（3）在一般精度测量时，检查pH计是否需要重新标定。pH计标定并使用后可能会产生漂移或变化，因此在测试前将电极插入与被测溶液pH值接近的标准缓冲液中，根据误差大小确定是否需要重新标定。

（4）检测pH电极的性能。

5、pH电极为何要浸泡？

如何正确浸泡pH复合电极？

pH电极使用前必须浸泡，因为pH球泡是一种特殊的玻璃膜，其表面有一很薄的凝胶层，只有在充分湿润的条件下才能与溶液中的氢离子良好作用。同时，玻璃电极经过浸泡，可使不对称电势大大下降并趋向稳定。

pH玻璃电极一般可用蒸馏水或pH4的缓冲溶液浸泡，通常用pH4缓冲溶液浸泡效果更好，浸泡时间需24小时或更长，具体取决于球泡玻璃膜厚度、电极老化程度。此外，参比电极的液接界也需要浸泡，若液接界干涸会使液接界电势增大或不稳定，参比电极的浸泡液需与外参比溶液一致（即3.3mol/L的KCl溶液或饱和KCl溶液），浸泡时间一般几小时即可。

因此，pH复合电极必须浸泡在含KCl的pH4缓冲液中，才能同时作用于玻璃球泡和液接界。需特别注意：过去单支pH玻璃电极常用去离子水或pH4缓冲液浸泡，但pH复合电极若采用这种方法，会因液接界内部（如砂芯内部）KCl浓度降低，导致响应慢、精度差，且浸泡时间越长性能越差。不过，在正确的浸泡溶液中重新浸泡数小时，电极可恢复性能。

另外，pH电极不能长期浸泡在中性或碱性缓冲溶液中，否则会使pH玻璃膜响应迟钝。

正确的pH电极浸泡液配制：取pH4.00缓冲剂（250mL）一包，溶于250mL纯水中，再加入56g分析纯KCl，适当加热搅拌至完全溶解即可。

6、可充式和非可充式pH复合电极有何区别？

pH复合电极外壳有塑料和玻璃之分。可充式pH复合电极的外壳上有一加液孔，当外参比溶液流失后，可打开加液孔补充KCl溶液；非可充式pH复合电极内装凝胶状KCl，不易流失且无加液孔。

可充式pH复合电极的特点：参比溶液渗透速度快，液接界电位稳定重现，测量精度较高；但使用较麻烦，当参比电极溶液减少或受污染后可补充或更换KCl溶液，使用时需打开加液孔以增加液体压力、加速电极响应，当电介液液面低于加液孔2厘米时，应及时补充新电介液。

非可充式pH复合电极的特点：维护简单、使用方便，应用广泛。但作为实验室pH电极长期连续使用时，液接界处KCl浓度会减少，影响测试精度。不过，实验室pH电极多非长期连续测试，因此对精度影响较小；工业pH复合电极因对测试精度要求较低，使用方便成为主要选择。

7、如何正确使用pH复合电极？

（1）球泡前端不应有气泡，如有气泡应用力甩去。

（2）电极从浸泡瓶中取出后，应在去离子水中晃动并甩干，不要用纸巾擦拭球泡（否则静电感应会延长电势稳定时间），更好的方法是用被测溶液冲洗电极。

（3）pH复合电极插入被测溶液后，需搅拌晃动几下再静止放置，以加快响应。尤其使用塑壳pH复合电极时，需更用力搅拌晃动，避免球泡和塑壳间空腔的气体形成气泡，导致球泡或液接界与溶液接触不良。

（4）在粘稠性试样中测试后，电极必须用去离子水反复冲洗，以除去玻璃膜上的粘附试样；有时需先用其它试剂洗去试样，再用水洗去溶剂，浸入浸泡液中活化。

（5）避免接触强酸强碱或腐蚀性溶液，若需测试此类溶液，应尽量减少浸入时间，用后仔细清洗。

（6）避免在无水乙醇、浓硫酸等脱水性介质中使用，它们会损坏球泡表面的水合凝胶层。

（7）塑壳pH复合电极外壳为聚碳酸酯塑料（PC），在四氯化碳、三氯乙烯、四氢呋喃等溶剂中会溶解，若测试溶液含这些溶剂，应改用玻璃外壳的pH复合电极。

8、pH电极如何清洗？

球泡和液接界污染后，先用以下溶剂清洗，再用去离子水洗去溶剂，最后将电极浸入浸泡液中活化：

无机金属氧化物：用低于1mol/L稀酸清洗；

有机油脂类物质：用稀洗涤剂（弱酸性）清洗；

树脂高分子物质：用稀酒精、丙酮、乙醚清洗；

蛋白质血球沉淀物：用酸性酶溶液（如食母生片）清洗；

颜料类物质：用稀漂白液、过氧化氢清洗。

9、如何修复pH电极？

pH复合电极“损坏”的表现为敏感梯度降低、响应慢、读数重复性差，可能由以下三种因素引起，用户可采用适当方法修复：

（1）电极球泡和液接界受污染：用细毛刷、棉花或牙签等仔细去除污物；若污染严重，可按第8条方法用清洁剂清洗；部分塑壳电极头部的保护罩可旋下，方便清洗。

（2）外参比溶液受污染：对可添加溶液的电极，用针筒抽净外参比溶液，配制新的3.3mol/L或饱和KCl溶液加入，注意前两次加入后需再次抽出，以清洗电极内腔。

（3）玻璃敏感膜老化：将电极球泡用0.1mol/L稀盐酸（9mL盐酸用纯水稀释至100mL）浸泡24小时，用纯水洗净后，再用电极浸泡溶液浸泡24小时；若钝化较严重，可将电极下端浸泡在45℃的氢氟酸溶液（4mL氢氟酸用纯水稀释至100mL）中3～5秒钟，用纯水洗净后，在电极浸泡溶液中浸泡24小时以恢复性能。

10、什么是pH计的一点校准？

任何pH计都需经pH标准溶液校准后才能测量样品pH值。对于测量精度在0.1pH以下的样品，可采用一点校准方法调整仪器，一般选用pH=6.86或pH=7.00标准缓冲溶液。部分仪器精度为0.2pH或0.1pH，仅设一个定位调节旋钮，具体操作步骤如下：

（1）测量标准缓冲液温度，查表确定该温度下的pH值，将温度补偿旋钮调节至该温度；

（2）用纯水冲洗电极并甩干；

（3）将电极浸入缓冲溶液，晃动后静止放置，待读数稳定后，调节定位旋钮使仪器显示该标准溶液的pH值；

（4）取出电极冲洗并甩干；

（5）测量样品温度，将pH计温度补偿旋钮调节至该温度值；

（6）将电极浸入样品溶液，晃动后静止放置，显示稳定后读数。

11、什么是pH计的二点校准？

精密级pH计除设有“定位”和“温度补偿”调节外，还设电极“斜率”调节，需用两种标准缓冲液校准。一般先以pH=6.86或pH=7.00进行“定位”校准，再根据测试溶液酸碱情况，选用pH=4.00（酸性）或pH=9.18、pH=10.01（碱性）缓冲溶液进行“斜率校正”，具体操作步骤：

（1）将电极洗净并甩干，浸入pH6.86或pH7.00标准溶液中，温度补偿旋钮置于溶液温度处，待示数稳定后，调节定位旋钮使仪器显示该标准溶液的pH值；

（2）取出电极洗净并甩干，浸入第二种标准溶液，待示数稳定后，调节仪器斜率旋钮，使仪器显示第二种标准溶液的pH值；

（3）将电极洗净并甩干，再次浸入pH6.86或pH7.00标准溶液中，若误差超过0.02pH，重复步骤（1）（2），直至两种标准溶液中无需调节旋钮即可显示正确pH值；

（4）取出电极洗净并甩干，将pH温度补偿旋钮调节至样品温度，将电极浸入样品溶液，晃动后静止放置，显示稳定后读数。

12、温度对pH精度测量有多大影响？

对pH电极，温度影响为每1℃0.003pH。例如，0.2级pH计在30℃缓冲液中校准后，测试60℃、pH值与7.00相差1个pH单位的溶液，温度影响的最大误差为30×0.003=0.07pH；若相差3个pH单位（pH4～10范围内），最大误差为0.27pH，可见温度影响较大。因此，减少温度误差需注意：

（1）尽量选择与被测溶液pH值接近的缓冲溶液校准pH计；

（2）尽量使校准溶液与被测溶液温度一致或接近；

（3）选择有温度补偿的pH计。

精度高于0.1pH的pH计都有温度补偿调节，0.2级pH计通常无温度补偿。部分0.2级pH计宣称0.1级精度，实为混淆“分辨率0.1pH”与“精度0.1pH”，无温度补偿的pH计最高精度仅0.2pH（如60℃温差下误差0.003×60=0.18pH）。

13、温度补偿能消除所有温度引起的误差吗？

必须指出，pH计的温度补偿仅补偿电极的斜率项（2.303RT/F）。受温度影响的还有玻璃电极的标准电势、液接界电势等，它们与温度并非严格线性关系，且pH电极达到新温度下的平衡也需时间。因此，无论手动还是自动温度补偿，都不充分。

根据pH测量的操作定义，精密测量需在相同恒定温度下测量样品溶液与标准溶液（即等温测量原理）；一般精度要求的pH测量，样品与标准溶液温度不同时，可使用温度补偿。

14、如何判断你的pH计是否准确？

判断pH计准确性的唯一可靠且简单的方法是用pH标准缓冲溶液检定。取pH6.86、pH4.00、pH9.18三种新鲜配制且温度相同的标准缓冲溶液，以pH6.86定位校准，以pH4.00斜率校准后，测试pH9.18，即可判断pH计是否准确合格。

仪器使用前必须校准（即上述4～8款操作）。若仪器不关机可连续测定，一旦关机需重新校准，且即使不关机，12小时也必须校准一次。