pH值的测定是一个关键的操作，无论在过程工业中使用水。准确测量和控制pH值和电导率有助于优化装置和工艺性能。它还可以提高系统的弹性，最大限度地减少能源使用和减少浪费。然而，pH值测量通常被认为是复杂的，需要很高的维护，工厂操作人员通常依赖于外部实验室对工艺样品的分析。
新的技术和解决方案正在出现，使pH值测量比以往任何时候都更容易。它们使pH值的实时测量更适用于更广泛的应用，同时提高了效率，降低了成本，延长了传感器设备的寿命。
挑战概述
虽然pH值是最重要的测量参数之一，但也很难得到正确的结果。没有两个工业过程是完全相同的，因此没有一种解决方案可以方便地应用于所有pH值测量应用。相反，pH测量装置的选择将根据其使用过程的细微差别而变化，根据被测量的性质、位置和目的需要不同的溶液。
pH值弄错可能代价高昂。极端的pH值会导致管道腐蚀，导致阀门和泵等部件泄漏和故障。BETVICTOR体育官网此外，如果pH值没有正确平衡，可能会影响自然环境，可能会导致经济处罚。
对于不熟悉pH电极的工艺工程师来说，额外的复杂性还可能是可用的选项的绝对范围。各个工业部门的技能差距不断扩大，进一步加剧了这种情况。
pH值测量数字化的最新发展有助于解决这些问题。如今的pH装置更容易安装、调试、操作和维护。最新一代的设备包括即插即用技术，允许传感器快速连接到数字发射器。这减少了安装所需的时间，同时消除了调试过程中的不确定性。数字化还带来了其他好处，例如现在的设备能够产生动态快速响应(QR码)来指示状态或故障。这为提高整个工厂数据的可见性、可访问性和集成以更好地为运营决策提供信息提供了更广泛的趋势。它还促进了向远程监控的转变——对设备进行连续分析，以检测潜在的故障并在它们变成故障之前进行预防，而无需手动检查设备，从而可能节省金钱和时间。
电极的基本面
今天的设备是根据电化学原理工作的，使用一种被称为玻璃pH电极的传感器。该电极与参考电极结合使用，完成一个电路，为被测样品产生pH值。
一个基本的玻璃电极包括一个惰性玻璃杆，密封在一个玻璃球或膜上，由一种特殊的玻璃配方制成，对氢离子敏感。pH值的测量是发生在溶液中的氢离子和玻璃膜表面的离子之间的离子交换过程的结果。这在膜表面产生电荷，然后电荷通过膜转移，在膜的内表面被拾取。
在玻璃电极内是一个已知pH值的内部水填充溶液，以及一根涂有氯化银的银丝，称为内部元件。浸入式元件允许内表面之间的电气连续性，提供回pH计的电气连接。
为了完成电路，一个参考电极被用来提供样品溶液的返回路径。参考电极有各种各样的设计，但典型的结构是使用银线涂氯化银浸泡在氯化钾(KCl)溶液中。这为读数提供了一个稳定的环境，但同样重要的是，允许pH电极和样品之间的电延续，完成电路。对于要求更高的应用，例如涉及硫化物的应用，将使用双参比电极。
pH电极不是一刀切的设备，某些类型可能有一些潜在的弱点，如果不从一开始就考虑，可能会限制其有效性和整体使用寿命:
1 -电极玻璃
用于电极的玻璃配方对其性能有重大影响，无论是在精度方面，还是在承受长期暴露于固有工艺条件下的能力方面。虽然有些物质相对来说是良性的，但其他物质可能是侵略性的，使玻璃pH电极受到长时间的攻击，从而导致其磨损更快。
玻璃的性能也会受到被测样品温度的影响。在介质本身处于低温或传感器安装在低温条件下的情况下，使用低温玻璃将有助于确保对pH值变化的快速响应。相反，在介质更具攻击性的高温工艺中，使用高温玻璃将有助于防止玻璃过早老化，从而快速降低使用通用pH值玻璃的电极性能。
2 -参考电极
为了确保准确的性能，参考电极电位是稳定的，不受溶液中的化学变化的影响是至关重要的。大多数pH传感器使用银/氯化银参比电极，其中含有氯化银丝，浸在氯化钾(KCl)电解质溶液中。这种溶液通过参考结慢慢渗出传感器，在参考元件和样品之间提供电气连接。该溶液还包括氯化银(AgCl)，以帮助阻止参考元素上的涂层溶解。
参考电极的一个常见问题是被测量样品的硫化物和溴化物等化学物质的进入导致中毒。随着时间的推移，这可能会导致参考电极的化学变化，导致参考电位变得不稳定，降低pH值测量的准确性。当这种情况发生时，电极的寿命会降低，需要过早更换。
3 -参考结
所述参考结提供所述参考电极溶液与所述工艺样品之间的界面点。为了确保有效的测量，溶液必须自由地流过结，与样品混合并建立电路。
参考结的设计可以在帮助降低电极中毒风险和提供长期稳定性和抗污染方面发挥重要作用。通过使样品和参考之间的路径尽可能长和复杂，传感器的工作寿命通常可以延长。
在某些情况下，例如参考体系被从电解质中蒸发出来的盐污染，或者样品本身含有可以形成盐的物质，参考结可能被堵塞或污染，限制了溶液的流动并阻碍了测量。
为了帮助最大限度地减少堵塞的风险，有多种选择，包括由聚四氟乙烯(PTFE)制成的连接。提供良好的保护，防止颗粒物质的形成，聚四氟乙烯连接是理想的大多数应用，除了涉及碳氢化合物。对于这些类型的应用，更好的替代方案是选择固体参考结，使用诸如浸渍氯化钾的木材等物质。固体参比不易被碳氢化合物堵塞，有助于延长电极的使用寿命，提高其长期性能。
选择正确的安装选项
由于许多制造商为pH仪器提供不同的安装选项，了解测量将在哪里进行也是有用的。确保pH电极被放置在正确的过程中，可以在性能上产生真正的差异。特别是，传感器应与样品介质保持恒定接触，以防止其干燥。传感器的位置还应便于检查和执行维护任务，如清洁和校准。
传感器的安装方式也会对性能和操作产生影响。例如，安装到储罐或容器上的要求非常高，因为容器内的流动可能是全方位的，并导致加速污染。如果传感器安装在再循环线上，由于样品的单向流动，它可以提供“自清洁”机制的好处，这将有助于保持传感器的工作时间更长。