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pH/OPR分析仪工作原理及结构

2026年03月04日 08:08:44      来源:云南昌晖仪表制造有限公司 >> 进入该公司展台      阅读量:2

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水在化学上是中性的,但它不是没有离子。某些水分子自发的按照下面的等式分解:,通过质量作用定律应用于水分子分解的平衡,可以获得水的电离常数:式中,当T=22℃时, Kw=10-14

所谓pH值是指水溶液中氢离子活度的负对数,溶液的pH值是用来度量溶液酸碱度的,所以又被称作酸度计。


pH电极的电位对氢离子活度变化的响应可用能斯特方程描述,如下列公式所示:
,式中E为pH电极所产生的电位,mV;E0为当氢离子活度为1mol/L时,pH电极所产生的电位,mV;R为理想气体常数,8.314J/(K· mol);T为样水温度,K;F为法拉第常数,9.649×104C/mol;n为参加反应的得失电子数,氢离子为+1;aH+为溶液中氢离子的活度,mol/L。

pH/OPR分析仪

为了得到正确的氢离子活度,通常需要测量电极(指示电极)、参比电极、温度电极共三部分来实现。现在市场上普遍使用的通常为复合电极,即为了使用的便利性,将温度、测量和参比复合到一起,形成物理结构上的1支pH电极,如图所示。

pH电极结构示意图

ORP中文名称是氧化还原电位。ORP作为介质(包括土壤、天然水、培养基等)环境条件的一个综合性指标,它表征介质氧化性或还原性的相对程度。
ORP值是由溶液中的电子活度所决定,实际上ORP可看作是某种物质对电子结合或失去难易程度的度量。ORP的测量原理与pH一样,都是能斯特方程的应用,根据测量电极与参比电极组成的工作电池在溶液中测得电位差,利用待测溶液的pH值或ORP值与工作电池的电势大小之间的线性关系,再通过电位计转换成pH或mV单位数值来实现测定。

ORP值计算公式如下所示:
与pH计算公式不同,式中:Ox为参加反应的氧化物活度;Red为反应生成还原物的活度。

典型的pH/ORP测量系统应包括: pH/ORP电极、pH/ORP分析仪、安装支架、电极电缆。

pH/ORP分析仪用于实现信号接收、转换和处理、存储、显示、输出等功能。

电极电缆采用高阻抗电缆,将传感器的电势信号传递给二次仪表。

其中pH/ORP安装支架对于pH/ORP现场应用有着很大的影响,在实际应用时应考虑是采用流通式安装支架,浸入式安装支架或是可在线插拔式的安装支架,每一种安装支架都有相应的配件用来实现pH/ORP传感器的自动清洗,可用变送器配合继电器来控制清洗水流的喷射。

在一些条件苛刻的应用场合,由于pH/ORP电极需要现场标定,还应考虑采用带有自动清洗或标定功能的在线插拔支架。

pH/ORP分析仪的应用
目前,市场上所使用的pH传感器主要是锑电极和玻璃电极。锑电极结构简单,维护方便,环境适应性强,但其测量精度差,目前只在少数对准确度要求不高、水质较差,成分复杂的样品环境使用,例如污水的监测。玻璃电极是目前应用泛的传感器,其对于水质要求较高,测量精度高,主要用于普通水和纯水的测量,在电力、石油化工、钢铁冶炼等行业都有广泛的应用,用于除盐水的制水系统监测、给水系统的监测、锅炉炉水系统监测、蒸汽系统和凝结水系统的监测等。

ORP分析仪可用于工业废水处理工程的检测控制。




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