5417LAB儀器交易所

一、儀器說明

pH meter在實驗室是一種十分普遍的儀器，其使用頻率高且常用於量測各式各樣的基質樣品，如廢水、飲用水、海水及製程上的樣品等，如果使用不當，則可能導致錯誤的結果。標準pH量測設備通常包含(1)pH電極、(2)溫度補償探棒、(3)pH meter(主機)。

二、pH之定義

pH值一般定義為溶液中氫離子活性(α)的負對數值。

在純水及稀薄溶液中，氫離子活性可視為與氫離子濃度相同，故

純水在25℃，其離子積常數（ion product of water）

圖一為酸鹼pH值相對之電位值。

圖  一

三、原  理

pH量測牽涉溶液未知〔H＋〕電位與已知參考電位之比較。

pH meter將參考半電池（reference half–cells）與偵測半電池（sensing half–cells）轉換成pH值。現今，大部分的電極係將參考和偵測半電池做在一起，成複合式電極。

當pH電極浸入樣品溶液中，其感應玻璃膜（sensing glass membrane）將會產生一電位。如果未知溶液是中性，其總固定電位差在玻璃膜（glass membrane）內表面和偵測導體（sensing conductor）約莫等於玻璃膜（glass membrane）外表面和參考半電池，其結果使總電位差為0mV，此時pH值為7。

在酸鹼溶液，其外部薄膜表面（outer membrane surface）電位的改變正比於〔H＋〕濃度，pH meter測定其電位與未知〔H＋〕濃度的改變可用Nernst equation來表示：

四、校正與量測

使用pH meter前，必須加以校正。一般先用pH 7的緩衝溶液校正，再用pH 4或10的緩衝溶液（視水樣之pH值而定），最後再用第三種緩衝溶液當做QC樣品，來查核校正線。緩衝溶液的pH值會受溫度影響，其影響程度對pH 10的緩衝溶液較pH 4的緩衝溶液明顯。是故緩衝溶液的溫度必須知道，以便進行溫度因子修正。校正與操作步驟會因不同的儀器而有所不同，請參照儀器手冊。圖二為pH值相對應電位直線圖，以25℃緩衝溶液校正直線其斜率為  59.16mV/pH。

                                 圖 二

水樣的pH可能會在採樣後數小時甚至幾分鐘後會因為排氣（degassing）如二氧化碳、硫化氫及氨的溢散、礦物沈澱（如形成碳酸鈣），溫度改變、其他物理化學及生物反應而改變。

現場環境包括下雨、風、粉塵及太陽光都可能影響分析的結果，如可能的話儘量不要使儀器在操作過程曝露於惡劣的環境下。在乾燥、多風的天氣，pH計表面容易形成靜電，而導致錯誤的結果。

儀器校正過後，即可直接測量水樣，將pH電極與溫度探棒放入於樣品適當深度，至少停留60秒使其平衡。

如果pH meter系統包含自動溫度補償（automatic temperature compensator, ATC），使用ATC測量水溫。如果儀器系統不含自動溫度補償，使用一分離式已被校正過之溫度計，調整主機（meter）至同樣品溫度（如必要）。測值通常可很快地穩定在±0.05至0.1pH。記錄所觀察結果之中間值。如果讀值無法穩定，則記錄此結果於現場記錄表，並記錄最後五次讀值之中間值。