純水和低電導率水的pH測量

關鍵字
pH值，純水，低電導率水，低離子強度，電極，溶液。

目標
以下應用說明描述了在純化水和其他低電導率水中測量pH值時的挑戰和建議。

介紹
理論上，測量純水的pH值似乎很簡單。例如，純水應該是中性的- pH 7.0，并且應該沒有干擾。

純水的pH測量是具有挑戰性，因為pH電極響應往往漂移，可能是響應緩慢的，不可重復和不準確的。由于樣品的低電導率、低離子強度溶液和普通離子強度緩沖液之間的差異、液體結電位的變化和二氧化碳對樣品的吸收，在這些樣品中測量更加困難。由于純水溶液的電導率很低，所以溶液會像“天線"一樣，電極響應可能會有干擾噪聲。

通過了解在純水和其他低導電性液體中測量pH值的挑戰，您可以克服它們，并確保您的pH測量是可靠和一致的。

什么是純水？
ASTM D5464將低導電性水描述為導電性< 100 μS/cm的水。

超純水的pH值一般在5.5到7.5之間，取決于水中二氧化碳(CO2)的水平。

具有非常少的離子種類的純化水被稱為堿度低，離子強度低，或具有低電導率/高電阻率。
純水樣品包括蒸餾水、去離子水、一些工藝水、井水、一些地表水、一些處理過的廢水、鍋爐給水和雨水。

你知道純水pH測量的挑戰是什么？最常見的三個挑戰是:
1. 電極漂移
低電導率水是高電阻樣品。這可能會導致噪聲讀數和信號漂移。

2. 污染的樣本
由于這些水域中的離子濃度較低，它們的緩沖也很差，因此容易受到污染(例如，在取樣、運輸、儲存、處理和測試期間，來自CO2或氨的吸收，和/或來自其他來源的交叉污染)。

3. 不準確的測量
在電極內部的電極填充溶液和電極外部的樣品之間的離子強度的巨大差異可能導致明顯液接電位。這可能會影響精度，造成穩定時間長，并導致精度差。
 
優化pH值測試結果
有幾個不同的因素可以優化，以提供高質量的pH測量結果。這些因素包括:

• 選擇正確的pH電極

• 取樣注意事項

• 校準pH電極

• 處理與維護pH電極

選擇pH電極
有許多不同類型的電極可用來測量pH值。在選擇電極時，重要的是要考慮電極特性及其與被測樣品的兼容性。

使用屏蔽良好的電極和高阻抗pH計來減少信號噪聲，例如奧豪斯ST420 雙液界pH電極有良好的屏蔽效果，配合AB41PH高阻抗pH計。

由于pH值對溫度敏感，使用三合一電極或自動溫度校正(ATC)探頭監測樣品溫度，并自動調整電極斜率響應。奧豪斯ST350 三合一pH/ATC電極，測量pH同時補償溫度結果使測量更為方便。
取樣注意事項
1. 小心處理低電導率水樣，盡量減少空氣和二氧化碳的吸收。建議使用玻璃容器，因為空氣會通過塑料擴散。
2. 對于樣品的運輸和儲存，要將樣品滿裝取樣瓶中，這樣就取樣瓶上部不會有空氣。
3. 收集后盡快對樣品進行測試，以盡量減少溫度變化、樣品氧化和與樣品容器接觸時間。
4. 確保所有容器和設備在使用前用純水進行三次沖洗，以避免可能來自各種來源的交叉污染。 

校準pH電極
當測量低離子強度樣品時，在高離子強度緩沖液中校準pH電極將增加穩定所需的時間。此外，樣品污染的可能性也會增加。對于精確的測量，緩沖液和樣品應該具有相似的離子強度。當校準標準品與樣品之間的偏差在2°C以內時，得到的結果最好。使用ATC或三合一電極來監控溫度。如果樣品和校準標準不能在同一溫度下，測量在該溫度下的pH值，并使用ATC或三極管測量溫度并相應地調整斜率。記錄結果時，要同時報告pH值和溫度讀數。

電極校準后沖洗好，以避免交叉污染您的樣品。只需少量的緩沖液就能顯著改變純凈水的pH值。用盡可能干凈的水沖洗。

處理與維護pH電極
由于純水可以從pH球泡中析出離子，將pH電極存儲在電極存儲溶液中，以恢復球泡敏感膜。如果響應變慢，清潔pH電極以重新激活pH球泡和液接界。

如何測試純凈水和其他低導電性水的pH值
1. 對于每個被測試的樣品，準備一份用于測試和一個或多個用于沖洗。在放入測試樣品之前，將pH電極浸入沖洗樣品并輕輕攪動。
2. 輕輕攪拌樣品以加快電極反應。攪拌可以一直進行，但盡可能隔絕空氣。
3. 使用連續讀數模式，讓電極有足夠的時間*響應。精度和準確度發生時，充足的時間以達到穩定。一旦建立了標準的響應時間，可以考慮使用定時讀取來提高足夠的等待時間，從而實現一致和精確的結果。
4. 對于高精度的測量工作，ASTM D1293建議測試流動樣品，直到漂移率最小和兩個連續結果在期望的標準內一致。

總結
在低離子強度的樣品中獲得一致的pH值是相當困難的，而且常常令人沮喪。通過采用一些最佳做法，并遵循本應用筆記中概述的建議，您可以提高測量精度，減少電極漂移，并防止樣品污染您的pH值測量