PH電極的原理及構(gòu)造簡述

pH電極又稱pH探頭、pH傳感器，英文名稱pH electrode或pH sensor，是PH計(jì)上與被測物質(zhì)接觸的部分，通過測電極電位來表征pH值的裝置。

日常生活工作和生產(chǎn)中大部分的pH 值測量都是圍繞液體工作的。例如人類攝入的食物藥物以及液體居多，即使終產(chǎn)品不是液體其來源環(huán)境也是液體，譬如人類的液體食物有很多:白酒、啤酒、碳酸飲料、果汁、咖啡和茶葉，pH值影響著食物的風(fēng)味和品質(zhì)，pH值是藥物生產(chǎn)中的重要指標(biāo)。而pH值檢測并不簡單，工業(yè)制藥生產(chǎn)液態(tài)物質(zhì)比固態(tài)物質(zhì)多得多(由此不難理解工業(yè)上水的重要性了)，常見工業(yè)用水有冷卻水、清洗用水、加熱水、蒸汽和溶劑用水等，除此之外，還包括需要進(jìn)一步做環(huán)保處理的污水。那么，工業(yè)生產(chǎn)中，物質(zhì)經(jīng)歷著各種變化，相當(dāng)一部分反應(yīng)又伴隨著氫離子濃度的變化，因此檢測水相溶液中氫離子濃度的大小即pH值尤為重要原理。

pH電極的構(gòu)造：玻璃電極使用前，必須在水溶液中浸泡，使之生成一個(gè)三層結(jié)構(gòu)，即中間的干玻璃層和兩邊的水化硅膠層。

水化硅膠層具有界面，構(gòu)成單獨(dú)的一相，厚度一般為0.01～10μm。在水化層，玻璃上的Na+與H+發(fā)生離子交換而產(chǎn)生相界電位，也即道南電位。

水化層表面可視作陽離子交換劑。溶液中H+經(jīng)水化層擴(kuò)散至干玻璃層，干玻璃層的陽離子向外擴(kuò)散以補(bǔ)償溶出的離子，離子的相對移動(dòng)產(chǎn)生擴(kuò)散電位。兩者之和構(gòu)成膜電位。

通常有兩種方法測量水相溶液中的pH值：比色法（pH試紙、比色皿）和電位法。其中只有電位法能夠?qū)崿F(xiàn)連續(xù)在線測量和過程監(jiān)控、且可獲得精確且結(jié)果可重復(fù)的pH值。pH電極測量的核心理論是能斯特方程。

電位分析法所用的電極被稱為原電池。原電池是一個(gè)系統(tǒng)，它的作用是使化學(xué)反應(yīng)能量轉(zhuǎn)成為電能。此電池的電壓被稱為電動(dòng)勢（EMF）。此電動(dòng)勢（EMF）由二個(gè)半電池構(gòu)成。其中一個(gè)半電池稱作測量電極，它的電位與特定的離子活度有關(guān)；另一個(gè)半電池為參比半電池，通常稱作參比電極，它一般是與測量溶液相通，并且與測量儀表相連。最熟悉也是常用的PH指示電極是玻璃電極。

一套工業(yè)在線pH測量系統(tǒng)通常由pH傳感器即pH電極、pH變送器、電極護(hù)套及電纜等四部分構(gòu)成。