3. pH测量问题故障排查指南

pH测量所产生的问题主要来源有仪表、电缆、电极、缓冲液、温度和样品(应用)。问题的症状应该仔细记录，这样可以便于确定问题的起因。下面的表格列出了常见的症状和原因：

读数过高/过低或超出范围，读数为“---”	检查仪表、电缆、电极、校准步骤和样品温度
读数不变化	检查仪表、电缆和电极
响应时间长	检查电极和样品/方法
校准后零电位偏差	检查电极，缓冲液和校准步骤
校准后斜率低	检查电极，缓冲液和校准步骤
校准错误	检查仪表、电缆、电极校准步骤
测量读数漂移	检查电极和样品/方法

3.1 检查仪表和电缆

与pH仪表或电缆有关的问题症状为超出读数范围，读数不变或没有读数。

为了确认是否为仪表或电缆故障，可按以下步骤操作：

步骤一：检查仪表是否能开机，如果不能更换电池或检查电源。

步骤二：切换仪表至mV模式。接上短路接头检查电位：读数应该为0 mV (±仪表的精度)，如果不是，检查仪表是否已接地。

步骤三：使用pH模拟器检查pH为4.01，7.00和10.00时，mV的读数。可获得读数大约分为180mV，0mV，-180mV。如果数值不正确，则需要恢复出厂设置或维修。

步骤四：检查所有的接口。如果电极配可拆卸的电缆，更换电缆再进行测试。如果使用的是固定电缆的电极，可弯曲电缆同时观察信号是否有变化。

通过以上的检测，如果确认是仪表或电缆的故障，请马上联系当地的供应商，请求帮助。

3.2 检查样品温度和方法

应用方面问题主要症状表现为读数漂移、响应缓慢、不正常的电极损耗。按以下步骤测试电极，判别问题是否来自于样品：

步骤一：在恒温常温下测量新鲜的pH4.01或7.00缓冲液的mV信号，和电极的响应时间。然后把电极浸入另一种缓冲液中等待30秒。记录电极电位并再观察30秒，电位变化不超过±2mV，并不应该朝单方向漂移。

步骤二：检查测量过程中样品温度是否变化，因为样品的pH依赖于温度，数值会不断地漂移直到样品的温度稳定。

步骤三：确认使用最适合样品的电极。以下是典型的应用问题例子，可以通过使用适当的电极解决：

? 离子缺乏型溶液如蒸馏水，电极响应缓慢，读数漂移。测量此类型溶液需要3～4分钟读数才能稳定。

? 使用电解液流出速度较快的电极，比如 InLab? Science.

3.3 检查缓冲液和校准步骤

缓冲液的问题主要症状为测量值不精确(偏高或偏低)，或不能进行2点校准。根据以下5步测试，可以确定是否为缓冲液问题：

步骤一：使用新鲜缓冲液。打开新的缓冲液，减少缓冲液污染的可能性。

步骤二：检查缓冲液是否在有效期内。

步骤三：检查使用的为正确缓冲液组。

METTLER TOLEDO pH计内置数种缓冲液组，供使用者选择。

步骤四：确认校准过程中使用的缓冲液顺序正确。METTLER TOLEDO所有的仪表具有自动识别缓冲液功能，允许使用任意的顺序校准，但其他的仪表需要按仪表内置的顺序校准。

步骤五：确认样品的pH值在校准标准液的pH范围之中。每一个pH缓冲液有一定的误差许可值(如±0.02pH)，所以测量值超出校准的范围会导致测量的误差超出许可值。下面的图示解释了这个现象。

图20.测量时会落在或超出校准范围。从图表中可以看出超出校准范围越大，测量的电位值误差越大(灰色线)。在校准范围中，测量的误差与缓冲液的误差0.02pH一致(黑色线)。

缓冲液使用技巧

? 保持缓冲液容器的密封性，立即使用倒出的缓冲液并废弃；

? 确保缓冲液瓶中无污染物；

? 标准缓冲液储存在室温中；

? 避免阳光直射；

? 切勿使用过期的或有可能已污染的标准缓冲液。

3.4 检查电极

有许多的故障都和电极有关：测量不精确或响应缓慢、读数不稳定、读数超范围、信号不改变、无法进行多点校准。

步骤一：检查电位mV信号。使用新鲜的缓冲液进行测试。

? 仪表切换至mV模式，把电极浸入pH7.00缓冲液，检查零电位。Ag/AgCI (ARGENTHAL?)参比系统电极的读数应该为0mV±30mV。

? 电极浸入pH4.01或pH10.00缓冲液中，仪表的读数应比零电位数值大150mV或小150mV。

步骤二：检查电解液

? 检查电极中有足够的参比电解液(不适用于凝胶电极)。电解液的液面必须高于内部引线和样品或储存液液面。

? 确保电解液填充孔(边上的小孔)测量时打开。保证样品与参比系统接触。

? 肉眼观察电极内部。如果发现有沉淀物，需更换电解液。电极的内部与外部的结晶，可用蒸馏水冲洗，除去。

? 检查电极中是否填充了正确的参比电解液，并定期更换电解液：排尽参比内腔，用去离子水清洗，最后填充新鲜的参比溶液。

步骤三：检查液络部

? 检查液络部是否有变色或堵塞的迹象。如果电极是有可更换的陶瓷液络部，并且液络部被堵塞了，可按说明书进行替换。

? 如果是固定的套管液络部被堵塞，可浸泡在热的参比电解液(50℃ –60℃)中数分钟或直到参比电解液能顺畅地流出。

? 如果是可移动式液络部，仔细地松开套管(填充口封闭)，清洁套管液络部后拧紧液络部。

? 确保液络部处无气泡。

? 把电极浸泡在pH 4的缓冲液中过夜。

? 有时堵塞的液络部需要特殊的处理。这种情况下需要了解堵塞物的来源，以便于选择清除液络部堵塞物的最佳方案：

– AgCl堵塞：使用高浓度氨水溶液

– Ag₂S堵塞：使用含8%硫脲的0.1 mol/L HCl溶液

– 蛋白质堵塞：含5%胃蛋白酶的0.1 mol/L HCl溶液

– 如果是其他的污染物，把电极的液络部浸泡在0.1 mol/L HCl超声波处理。

操作以上的清洗步骤后，必须重新进行校准。

步骤四：检查pH敏感膜

? 检查敏感膜是否损坏、污染或脱水。用乙醇，丙酮或肥皂水除去膜上的油脂。然后浸泡在酸性溶液(如0.1 mol/L HCl)中重新水化。

? 如果测量的样品中含有蛋白质，电极浸泡在含5%胃蛋白酶的0.1mol/L HCl溶液(物料号51340068)中，可除去堆积在电极上的蛋白质。

? 如果以上的步骤都失败了，尝试在NH₄HF₂再生液（物料号51340073）中活化敏感膜1-2分钟。这个方法只能作为最后补救措施，因为再生液会缓慢地腐蚀敏感膜。

步骤五：检查电极寿命

? 当一根新电极开始投入使用，我们可以通过电极序列号推算出这根电极的出厂日期。第一位数字代表年份，随后两位数字记录着电极的生产周数。太过老旧的电极需要及时更换。

大多数pH测量方面的问题来自于电极或样品。为了消除这些因素，应该在室温下，使用新鲜的缓冲液进行所有测试。

如果发现电极有故障，样品作为初始的原因应该被考虑进去。因为样品会损害电极，可能需要其他类型的电极来延长电极使用寿命。然而，每一个电极依据其应用方法，都有一个使用期限。样品的温度和处理电极方式的不同，会对电极的寿命产生数小时甚至几年的差异。