技術(shù)文章
TECHNICAL ARTICLESpH 值是影響恒電壓余氯傳感器測量精度的關(guān)鍵因素,其核心機(jī)制與余氯的化學(xué)形態(tài)、電極反應(yīng)活性及參比電極穩(wěn)定性直接相關(guān),具體影響如下:
一、改變余氯的化學(xué)形態(tài),導(dǎo)致 “表觀濃度" 偏差
水中余氯主要以兩種形態(tài)存在:
次氯酸(HClO):氧化性強(qiáng),易與傳感器工作電極(如鉑金)發(fā)生電化學(xué)反應(yīng),是產(chǎn)生測量信號(hào)的主要貢獻(xiàn)者;
次氯酸根(ClO?):氧化性較弱,與電極的反應(yīng)活性僅為 HClO 的 1/10-1/30,難以被有效檢測。
而兩者的比例玩全由 pH 值決定(水溫 25℃時(shí)):
當(dāng) pH<6.5 時(shí),HClO 占比>90%,測量信號(hào)主要反映真實(shí)余氯濃度;
當(dāng) pH=7.5 時(shí),HClO 與 ClO?占比約 1:1,傳感器僅能有效檢測 HClO 部分,導(dǎo)致測量值偏低(約為真實(shí)值的 50%);
當(dāng) pH>8.5 時(shí),ClO?占比>90%,傳感器幾乎無法檢測,測量值嚴(yán)重偏低(可能僅為真實(shí)值的 10% 以下)。
結(jié)果:若未進(jìn)行 pH 補(bǔ)償,同一水樣在不同 pH 下會(huì)得出差異極大的結(jié)果。例如,實(shí)際余氯濃度為 1mg/L 的水樣,在 pH=6 時(shí)測量值接近 1mg/L,在 pH=9 時(shí)可能僅顯示 0.1mg/L。
二、影響電極表面的電化學(xué)反應(yīng)效率
工作電極(鉑金鍍層):
余氯的氧化還原反應(yīng)需在電極表面完成,而 H?(酸性條件)或 OH?(堿性條件)會(huì)干擾反應(yīng)位點(diǎn):
pH 過低(<4):高濃度 H?會(huì)優(yōu)先在鉑金表面發(fā)生還原反應(yīng)(2H? + 2e? → H?↑),消耗電子,導(dǎo)致余氯反應(yīng)的有效電流被 “稀釋",測量值偏高;
pH 過高(>10):高濃度 OH?會(huì)在鉑金表面形成氧化膜(Pt + 2OH? → PtO + H?O + 2e?),阻塞反應(yīng)位點(diǎn),降低余氯與電極的接觸效率,導(dǎo)致測量值偏低且響應(yīng)遲緩。
參比電極(銀 / 氯化銀):
參比電極的核心是維持穩(wěn)定的基準(zhǔn)電位(由 Ag/AgCl 和電解液 KCl 決定),而 pH 值會(huì)破壞其穩(wěn)定性:
強(qiáng)酸環(huán)境(pH<3):H?會(huì)與參比電極的 Cl?結(jié)合形成 HCl,導(dǎo)致電解液中 Cl?濃度下降,參比電位漂移;
強(qiáng)堿環(huán)境(pH>12):OH?會(huì)腐蝕 Ag/AgCl 鍍層(2Ag + 2OH? → 2AgOH + 2e?),生成不穩(wěn)定的 AgOH,直接導(dǎo)致參比電位劇烈波動(dòng),測量精度玩全喪失。
三、加劇干擾物質(zhì)的影響
水中的還原性物質(zhì)(如亞硫酸鹽、Fe2?)或氧化性干擾物(如溴離子)的干擾強(qiáng)度隨 pH 變化:
酸性條件下:Fe2?、S2?等還原性物質(zhì)活性增強(qiáng),會(huì)與余氯競爭反應(yīng),同時(shí)直接在電極表面被氧化,導(dǎo)致測量值偏高;
堿性條件下:溴離子(Br?)易被氧化為次溴酸(HBrO),其電化學(xué)活性與 HClO 接近,會(huì)被傳感器誤判為余氯,導(dǎo)致測量值偏高。
四、實(shí)際應(yīng)用中的應(yīng)對(duì)措施
為抵消 pH 值的影響,需結(jié)合以下方法:
實(shí)時(shí) pH 補(bǔ)償:通過傳感器內(nèi)置或外接 pH 電極,利用公式(基于 HClO/ClO?的解離常數(shù))修正測量值,多數(shù)工業(yè)傳感器已集成此功能;
控制水樣 pH 范圍:通過加酸 / 加堿裝置將水樣 pH 穩(wěn)定在 6-8(最佳區(qū)間),減少形態(tài)轉(zhuǎn)化和電極干擾;
選用耐酸堿電極:針對(duì)及端 pH 環(huán)境(如工業(yè)廢水 pH=2-12),選擇特殊鍍層(如銥 - 鉑金)和抗腐蝕參比電極(如固體電解質(zhì)型)。
總之,pH 值通過改變余氯形態(tài)、干擾電極反應(yīng)、加劇雜質(zhì)影響等多重途徑降低測量精度,實(shí)際使用中必須通過補(bǔ)償或調(diào)控將其控制在適宜范圍,才能保證數(shù)據(jù)可靠。
關(guān)于我們
公司簡介公司新聞榮譽(yù)資質(zhì)產(chǎn)品展示
水質(zhì)監(jiān)測儀 常規(guī)數(shù)字傳感器 離子傳感器服務(wù)與支持
技術(shù)文章資料下載在線留言聯(lián)系我們掃碼加微信
服務(wù)熱線
甘丹科技河北有限公司
3564226449@qq.com
Copyright © 2025甘丹科技河北有限公司 All Rights Reserved 備案號(hào):冀ICP備16027114號(hào)-4
技術(shù)支持:化工儀器網(wǎng) 管理登錄 sitemap.xml