pH传感器——pH玻璃电极

pH玻璃电极是目前zui稳定的离子敏器件，工业中应用的绝大部分都是这种器件。其输出电压为：E=0.1984×(T+273.16)×(7－pH值)由公式可知，pH值和输出电压成线性关系，因此测出E也可以知道pH值；同时pH值和温度T也有关，因此当进行高度测量时需要进行温度补偿。

对于一般的pH在线检测，国内外已有多种产品。然而在工业现场进行pH检测中会遇到一些难题，其难点主要表现在：

一、要耐受高温———高温主要体现在食品、发酵、医药工业的应用中，往往要对蒸煮罐进行蒸汽消毒。在这种情况下测量pH值，传感器需能耐受130℃左右的蒸汽，可采用特殊的高温高压工业PH电极，如瑞士Metter-Toledo Instruments Inpro 3000/2500和我国中科院上海冶金所的90型高温消毒型pH测试系统。

二、工业现场污染严重，且干扰也大——为了解决高污染、高pH、高纯水的pH值测量的困难，上推出了一些新型传感器，如美国GLI International (大湖公司)的五线制差分电极。由于采用双盐桥等新型结构，该传感器大幅度降低了污染的影响。pH电极抗干扰性差的原因是其高阻抗输出，而采用差分输出提高了抗共模干扰，且前置放大器的低输出阻抗使其传输距离可达914m。

三、对浆状或黏度较高物质的测量——对于浆状、高黏度物质的pH测量则需采用平板结构的电极。

四、测量高pH值——造成高pH值溶液测量难的原因，是尽管pH电极对于氢离子非常敏感，但相似的离子如锂、钠、钾等还有一定的干扰。其中钾离子的尺寸比氢离子大得多，而锂离子一般不出现在被测溶液中，因此zui主要的干扰来自钠离子。而高pH值的溶液中氢离子浓度非常低，当pH值大于12时，则氢离子浓度小于10－12，此时若存在氢氧化钠，其钠离子浓度约为10－2。如果电极玻璃对于氢离子的灵敏度和钠离子灵敏度之比小于1010，则钠离子的存在将对高pH值溶液的测量带来误差。一般的玻璃电极在进行高pH值的测量时，误差较大，且不稳定。而GLI采用受控分子蚀刻工艺制造的玻璃电极可以减少误差，且性能稳定，解决了高pH值测量的难题。

五、测量高纯水——造成高纯水pH值测量的困难有三方面原因：A、当两种物质接触时，界面会产生电动势。这种电动势是由溶液内离子迁移率的不同所引起的。液接面积小的参考电极更加强了该电动势；B、高纯水导电性差，当高纯水流过绝缘体的管道时，会产生电荷和噪声而影响测量度；C、高纯水暴露在大气内将吸收CO2，此时高纯水的pH值可降低至6.2。

解决这个问题可采用下列方法：

1、选用液接面积大的电极，以提供低阻抗、低电动势结。

2、选用差分式pH电极，因其有良好的抗共模干扰性能，可以大幅度抑止噪声。

3、高纯水必须流通，流速不能过大且必须恒定。被测水的温度为20~30℃，且需恒定。空气不允许进入水流中。

六、测量含有氢氟酸的溶液——由于氢氟酸能腐蚀玻璃，所以当被测溶液中含有氢氟酸时，一般不采用玻璃电极，然而需要说明的是氟离子并不腐蚀玻璃，只有氢氟酸分子(HF)才腐蚀玻璃。而当pH值大于6时，HF分子态非常少，此时可用玻璃电极；当pH值小于6时，需采用钨电极。如梅特勒氢氟酸电极HF405-60。