PH電極又稱pH探頭、pH傳感器（pH electrode、pH sensor），是PH計(jì)上與被測(cè)物質(zhì)接觸的部分，用來(lái)測(cè)量水質(zhì)電極電位的裝置。

　　通常有兩種方法測(cè)量水相溶液中的pH值：比色法(pH試紙和比色皿)、電位法。

　　電位法是能夠?qū)崿F(xiàn)連續(xù)在線水質(zhì)測(cè)量和過(guò)程監(jiān)控的方法，而且電位法可獲得精確且結(jié)果可重復(fù)的pH值，pH電極測(cè)量的核心理論是---能斯特方程。（能斯特方程，是指用以定量描述某種離子在A、B兩體系間形成的擴(kuò)散電位的方程表達(dá)式。在電化學(xué)中，能斯特方程用來(lái)計(jì)算電極上相對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)電勢(shì)而言的氧化還原對(duì)的平衡電壓。能斯特方程只有在氧化還原對(duì)中兩種物質(zhì)同時(shí)存在時(shí)才有意義。這一方程把化學(xué)能和原電池電極電位聯(lián)系起來(lái)，在電化學(xué)方面有重大貢獻(xiàn)，德國(guó)化學(xué)家瓦爾特·赫爾曼·能斯特（Walther Hermann Nernst，1864年6月25日-1941年11月18日），因此獲1920年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。）

　　一、在線PH計(jì)電極的原理

　　電位分析法所用的電極被稱為原電池。原電池是一個(gè)系統(tǒng)，它的作用是使化學(xué)反應(yīng)能量轉(zhuǎn)成為電能。此電池的電壓被稱為電動(dòng)勢(shì)（EMF）。此電動(dòng)勢(shì)（EMF）由二個(gè)半電池構(gòu)成。其中一個(gè)半電池稱作測(cè)量電極，它的電位與特定的離子活度有關(guān)；另一個(gè)半電池為參比半電池，通常稱作參比電極，它一般是與測(cè)量溶液相通，并且與測(cè)量?jī)x表相連。最熟悉也是常用的PH指示電極是玻璃電極。

　　一套完整的工業(yè)在線pH測(cè)量系統(tǒng)，通常由pH傳感器即pH電極、pH顯示變送器、電極護(hù)套及電纜等四部分構(gòu)成。

　　二、在線PH計(jì)電極的標(biāo)定

　　由于PH傳感器的原理決定，長(zhǎng)時(shí)間使用由于電解液的消耗和玻璃膜的離子透過(guò)能力，需要對(duì)傳感器進(jìn)行定期校準(zhǔn)。

　　1、在實(shí)驗(yàn)室配制合適的PH標(biāo)準(zhǔn)液PH4.01、PH6.86或PH9.18任選兩種，根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)水樣的波動(dòng)范圍選擇標(biāo)準(zhǔn)液。如果現(xiàn)場(chǎng)水質(zhì)經(jīng)常偏酸性，則選PH4.01、PH6.86兩種標(biāo)樣;如果現(xiàn)場(chǎng)水質(zhì)經(jīng)常偏堿性，則選PH6.86、PH9.18兩種標(biāo)樣。

　　2、將電極從現(xiàn)場(chǎng)取出，用蒸餾水漂洗電極，去除所有的殘存液，如保存液、過(guò)程介質(zhì)、或上次的待測(cè)液。電極從標(biāo)準(zhǔn)液取出后，要用蒸餾水漂洗干凈，以防止標(biāo)準(zhǔn)液交叉污染。用軟濕布（纖維類）小心擦干電極上殘存的蒸餾水。絕不能刮擦玻璃感測(cè)膜，以防止靜電累積。

　　3、將兩種標(biāo)準(zhǔn)液分別倒入準(zhǔn)備好的兩個(gè)燒杯中。

　　4、把電極和ATC（自動(dòng)溫度補(bǔ)償探頭）浸入第一種標(biāo)準(zhǔn)液PH4.01中，等待30秒，使電極和溫度探頭達(dá)到熱平衡，與標(biāo)準(zhǔn)液溫度一樣。打開(kāi)儀表菜單，校準(zhǔn)第一點(diǎn).把主機(jī)讀數(shù)調(diào)到4.01或自動(dòng)校正時(shí)顯示4.01。如果主機(jī)沒(méi)有ATC，要在pH 4.01標(biāo)準(zhǔn)液中插入溫度計(jì)和pH電極，等30秒，讓電極、溫度計(jì)達(dá)到熱平衡，與標(biāo)準(zhǔn)液溫度一樣。從主機(jī)上輸入測(cè)出的溫度值，再把主機(jī)讀數(shù)調(diào)到4.01或自動(dòng)校正時(shí)顯示4.01。

　　5、第一點(diǎn)校準(zhǔn)通過(guò)后，用清水沖洗電極，再將電極放入第二種標(biāo)準(zhǔn)液中，翻動(dòng)儀表菜單，校準(zhǔn)第二點(diǎn)。

　　6、兩點(diǎn)校準(zhǔn)完成后，PH顯示儀表是否通過(guò)校驗(yàn)、或是否合格。

　　7、如果通過(guò)，將電極放回被測(cè)液體中，使儀表投入運(yùn)行。

　　8、如果儀表校準(zhǔn)失敗，再重復(fù)上述過(guò)程校準(zhǔn)一遍，如果還不能通過(guò)，則更換pH電極。pH電極壽命一般在兩年左右。

　　三、pH計(jì)電極的常見(jiàn)問(wèn)題、解決方法

　　1、同一樣品，兩次測(cè)量的pH值不一樣？

　　溫度變化或樣品本身發(fā)生了化學(xué)反應(yīng)，都會(huì)引起pH值的變化。所以，應(yīng)盡量保持溫度一致，并且避免化學(xué)反應(yīng)。

　　2、同一樣品，同時(shí)在兩臺(tái)pH計(jì)上測(cè)量，讀數(shù)不一致？

　　由于兩臺(tái)pH計(jì)的校正條件不一樣（如不同時(shí)間做的校正），造成測(cè)量值有差異。所以要用同一緩沖液在同一時(shí)間里對(duì)pH計(jì)進(jìn)行校正，然后再同時(shí)測(cè)定。

　　3、為什么緩沖液在有效期內(nèi)已經(jīng)變質(zhì)不能使用了？

　　緩沖液的有效期是指未開(kāi)封使用狀態(tài)下的保存期。一旦開(kāi)封使用后，由于空氣中各種霉菌的作用，緩沖液較易變質(zhì)。（注意：已使用過(guò)的緩沖液，千萬(wàn)不能倒回原裝瓶中。）

　　4、電極需多久校準(zhǔn)一次？

　　電極的校準(zhǔn)頻率取決于電極的使用、保養(yǎng)、樣品性質(zhì)以及測(cè)量精度等具體情況。建議每天校準(zhǔn)一次，最長(zhǎng)不要超過(guò)每周一次校準(zhǔn)。更換電極以及長(zhǎng)時(shí)間不使用，在使用前必須先校準(zhǔn)。

　　5、如何保養(yǎng)PH電極？

　　電極使用一段時(shí)間后，若發(fā)現(xiàn)斜率變低、響應(yīng)速度變慢等情況，可嘗試下列方法:

　?、偃魷y(cè)量樣品中含有蛋白質(zhì)，可用胃蛋白酶/鹽酸洗液清洗電極膜。

　　②若測(cè)量樣品為油性/有機(jī)液體，可用丙酮或乙醇沖洗。

　?、廴舭l(fā)現(xiàn)電極液絡(luò)部變臟變黑，可用硫醇清洗液清洗液絡(luò)部。

　?、芑罨姌O膜，活化方法：電極再生液浸泡30秒，再用3mol/L KCl溶液浸泡5小時(shí)。

　　6、樣品溫度為10℃，此時(shí)儀表顯示的是10℃還是25℃下的PH值？

　　酸度計(jì)顯示的是溶液在當(dāng)前溫度下的pH值,若在10℃測(cè)量，儀表顯示的是溶液10℃的值,如果需要得到25℃的pH，必須把溶液溫度升/降溫至25℃，再進(jìn)行測(cè)量。酸度計(jì)的溫度補(bǔ)償指的是補(bǔ)償溫度對(duì)pH電極的影響，但不能將任何溫度下的pH值補(bǔ)償?shù)?5℃。

　　7、為什么電極放在pH7.00的緩沖液中校正后，顯示為7.02？

　　此時(shí)緩沖液溫度在20℃左右。由于緩沖液的pH值會(huì)隨溫度變化有小量變化，7.00只是緩沖液在25℃下的值，而緩沖液在20℃時(shí)的值應(yīng)為7.02。pH計(jì)能自動(dòng)補(bǔ)償溫度對(duì)緩沖液的影響以保證測(cè)量精度。

　　8、pH電極壽命有多長(zhǎng)？

　　pH電極的壽命與測(cè)量樣品的性質(zhì)、樣品溫度及使用的頻率、保養(yǎng)情況有關(guān)。在正常使用、正確保養(yǎng)的情況下，pH電極壽命為1至2年。

　　9、檢測(cè)pH計(jì)準(zhǔn)不準(zhǔn)?

　　測(cè)pH計(jì)準(zhǔn)不準(zhǔn)?可靠和簡(jiǎn)單的方法就是以pH標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液來(lái)進(jìn)行檢定。取三個(gè)pH標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液：pH6.86、pH4.00、pH9.18（最好是新鮮配制并且溫度相同），以pH6.86進(jìn)行定位校準(zhǔn)，以pH4.00進(jìn)行斜率校準(zhǔn)，然后測(cè)試pH9.18看pH計(jì)是否準(zhǔn)確，是否合格立見(jiàn)分曉。如果精度不合格，還可以進(jìn)一步判斷是pH計(jì)有問(wèn)題還是pH電極有問(wèn)題。

　　10、pH計(jì)數(shù)字不穩(wěn)定現(xiàn)象原因總結(jié)

　?、佟z查電極是否已損壞；

　?、凇?yīng)該是電極使用的時(shí)間太長(zhǎng)了，先校準(zhǔn)看一下是否有效；

　?、邸⒖稍囅掠?.5mmoL/L的KCL溶液浸泡探頭；

　　④、清洗一下玻璃球，是不是時(shí)間長(zhǎng)了，上面附著了一些有機(jī)物，導(dǎo)致反應(yīng)不靈敏；

　?、?、在水中存在著一個(gè)化學(xué)平CO2+H2O→H++HCO3-，由于一般的純水或地表水都顯弱堿性，導(dǎo)致該平衡向正反應(yīng)方向移動(dòng)故pH會(huì)一直上升；

　?、?、在被測(cè)水樣中加入中性鹽（如，KCl）作為離子強(qiáng)度調(diào)節(jié)劑，改變?nèi)芤褐械碾x子總強(qiáng)度，增加導(dǎo)電性，使測(cè)量快速穩(wěn)定。此方法國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB/T6P04.3-93中規(guī)定：“測(cè)量水樣時(shí)為了減少液接電位的影響和快速達(dá)到穩(wěn)定，每50mL水樣中加入一滴中性0.1moL/L KCl溶液。”

　　雖然此方法改變了水樣中的離子強(qiáng)度，在一定程度上引起了其pH值得變化，但經(jīng)實(shí)驗(yàn)證明此變化在數(shù)值上只改變了0.01pH左右，是可以接受的。但采用這種方法時(shí)，一定要意所加的KCL溶液不應(yīng)含任何堿性或酸性的雜質(zhì)。因此，KCl試劑要采用高純度的，所配溶液的水質(zhì)也要高純度的中性水質(zhì)。