pH計(jì)是適用于精密測(cè)量各種介質(zhì)的儀器設(shè)備，主要用來(lái)精密測(cè)量液體介質(zhì)的pH值。使用pH計(jì)測(cè)量溶液pH值時(shí)需要進(jìn)行3個(gè)主要步驟，分別為儀器安裝、儀器校正和pH測(cè)定。

1. 儀器安裝

安裝環(huán)境如下：儀器應(yīng)在干燥、無(wú)腐蝕性氣體的環(huán)境中使用，應(yīng)避免高溫及蒸汽；儀器應(yīng)放置在有足夠承受力的水平面上；應(yīng)確保本儀器有良好的接地，以防觸電；儀器使用時(shí)周圍應(yīng)無(wú)振動(dòng)存在，否則會(huì)影響儀器測(cè)量精度；儀器的接口必須保持清潔、干燥，切忌與酸、堿、鹽溶液接觸；儀器可供長(zhǎng)期穩(wěn)定使用，測(cè)試完樣品后，所用電極應(yīng)清洗后妥善保存；pH計(jì)的電子單元使用必須注意電路的保護(hù)，在不進(jìn)行pH值測(cè)量時(shí)，要將pH計(jì)的輸入短路，以避免pH計(jì)的損壞。

對(duì)于筆試酸度計(jì)，電極活化后就可以直接進(jìn)行測(cè)量。對(duì)于便攜式pH計(jì)，需要將測(cè)量電極安裝到相應(yīng)接口。對(duì)于實(shí)驗(yàn)室級(jí)別pH計(jì)，除了進(jìn)行電極和電源的安裝外，還需要對(duì)電極架和電極進(jìn)行固定。若pH計(jì)要實(shí)現(xiàn)打印功能和數(shù)據(jù)導(dǎo)出功能，還需要將USB連接線和打印連接線與儀器相應(yīng)端口連接。不同生產(chǎn)廠家的儀器具體操作步驟略有差異，具體請(qǐng)參考儀器使用說(shuō)明書(shū)。

圖1 pH計(jì)安裝圖

2. 校正前準(zhǔn)備工作

pH計(jì)的校準(zhǔn)主要包括mV零點(diǎn)校準(zhǔn)和電極標(biāo)定。在進(jìn)行儀器校正之前，需要進(jìn)行以下準(zhǔn)備工作：

a) 用蒸餾水清洗電極 對(duì)于第1次使用的pH電極或長(zhǎng)期停用的pH電極，在使用前必須在3mol/L氯化jia溶液中浸泡24h。具體視情況而定，比如雷磁品牌的pH電極在出廠時(shí)，pH電極保護(hù)瓶中有保護(hù)液，正常情況下pH電極可直接使用。

b) 為了保證儀器的高精度測(cè)量，建議用戶在開(kāi)機(jī)預(yù)熱0.5h后進(jìn)行mV零點(diǎn)校正。

注意：為了保護(hù)和更好的使用儀器，每次開(kāi)機(jī)前，請(qǐng)檢查儀器后面的電極插口，必須保證它們連接有測(cè)量電極或者短路插，否則有可能損壞儀器的高阻器件。儀器不使用時(shí)，短路插頭也要接上，以免儀器輸入開(kāi)路而損壞儀器。

圖2 pH計(jì)部件接口圖

c）用蒸餾水清洗后的測(cè)量電極，清洗后再用被測(cè)溶液清洗一次。然后將測(cè)量電極和溫度傳感器浸入被測(cè)溶液中，進(jìn)行溫度補(bǔ)償設(shè)置。若無(wú)溫度傳感器接口，可以將溫度計(jì)插入被測(cè)溶液中后，手動(dòng)將實(shí)際溫度輸入儀器中進(jìn)行保存。

d）配置標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液 標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液的配置可購(gòu)買粉劑在實(shí)驗(yàn)室自行進(jìn)行配置。如果由于條件限制，不方便自己配置標(biāo)準(zhǔn)溶液，也可以直接選購(gòu)由專業(yè)生產(chǎn)廠商生產(chǎn)、經(jīng)過(guò)認(rèn)證的標(biāo)準(zhǔn)緩沖液。

注意：配制緩沖溶液時(shí)，可使用成套pH組沖粉劑（一般每包可配制250mL，具體請(qǐng)查看購(gòu)買的配置說(shuō)明），配置溶液所用的去離子水，應(yīng)預(yù)先煮沸15~30min，除去溶解的二氧化碳。在冷卻過(guò)程中應(yīng)避免與空氣接觸，以防止二氧化碳的污染。

注意：緩沖溶液配制后，應(yīng)貯存在玻璃瓶或聚乙烯瓶中（堿性pH緩沖液pH=9.18、pH=10.01、pH=12.46等，應(yīng)裝在聚乙烯瓶中），瓶蓋嚴(yán)密蓋緊，在低溫環(huán)境5~10℃可保存六個(gè)月左右，如發(fā)現(xiàn)有混濁、發(fā)霉或沉淀現(xiàn)象，不能繼續(xù)使用。在高于10℃環(huán)境下配制的緩沖溶液可使用2~3天，對(duì)于pH=7.00、pH=6.86、pH=4.00三種溶液使用時(shí)間可以稍長(zhǎng)一些，對(duì)于 pH=9.18和pH=10.01溶液由于吸收空氣中的二氧化碳，其pH值比較容易變化，建議盡快使用。

注意：使用緩沖溶液時(shí)，應(yīng)將配制好的緩沖溶液倒入準(zhǔn)備好的50mL聚乙烯小瓶中，并在環(huán)境溫度下放置1~2h，待溫度平衡后再使用。請(qǐng)勿將小瓶中溶液再倒入大瓶中，以免試劑污染。 

3. 儀器mV零點(diǎn)校準(zhǔn)

由于工作電極的電動(dòng)勢(shì)與溶液pH值成正比，在室溫條件下，pH=7時(shí)，此時(shí)電勢(shì)穩(wěn)定在0mV左右，該參數(shù)可作為檢驗(yàn)儀器穩(wěn)定的一個(gè)參考依據(jù)。若儀器具備零點(diǎn)校準(zhǔn)功能，按“設(shè)置"鍵，選擇“確定"鍵，儀器進(jìn)入校準(zhǔn)mV零點(diǎn)電位模塊，校準(zhǔn)完成后點(diǎn)擊確認(rèn)保存后即可。若儀器無(wú)此功能，用戶可手動(dòng)將復(fù)合電極放入蒸餾水中進(jìn)行測(cè)試。圖3為室溫條件下，pH值與對(duì)應(yīng)的玻璃電極相對(duì)于參比電極的輸出電勢(shì)的關(guān)系。

圖3 不同pH值下玻璃電極相對(duì)于參比電極的輸出電勢(shì)

4. 工作電極標(biāo)定

圖5 電極工作曲線

儀器使用前首先要標(biāo)定電極。一般情況下儀器在連續(xù)使用時(shí), 每天要標(biāo)定一次。標(biāo)定電極是為了更精準(zhǔn)的測(cè)量，因?yàn)閜H電極在使用一段時(shí)間后，由于電極老化和污染程度的不同，導(dǎo)致電極斜率、零點(diǎn)不同，需要使用標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液重新標(biāo)定。pH電極標(biāo)定校準(zhǔn)次數(shù)取決于樣品性質(zhì)、電極使用環(huán)境、電極使用周期、電極性能及對(duì)測(cè)量的精確度等要求。

經(jīng)標(biāo)定的儀器可以進(jìn)行pH值的測(cè)量，但遇下列情況下，電極必須重新標(biāo)定。

a) 溶液溫度與標(biāo)定時(shí)的溫度有很大的變化時(shí)；

b) 離開(kāi)溶液時(shí)間過(guò)久的電極；

c) 換用了新的復(fù)合電極；

d) 測(cè)量濃酸(pH<2)或濃堿(pH>12)之后；

e) 測(cè)量含有氟化物的溶液而酸度在pH<7 的溶液或較濃的有機(jī)溶液之后。

由于pH計(jì)種類不同，電極標(biāo)定操作步驟各有不同，因而pH計(jì)的操作應(yīng)嚴(yán)格按照其使用說(shuō)明書(shū)進(jìn)行。在具體操作中，校準(zhǔn)是pH計(jì)使用操作中的一項(xiàng)重要步驟。

盡管pH計(jì)種類很多，但其校準(zhǔn)方法常采用一點(diǎn)標(biāo)定法（定位法）和兩點(diǎn)標(biāo)定法（斜率法）。一般采用二點(diǎn)標(biāo)定法進(jìn)行標(biāo)定，以6.86pH作為di一點(diǎn)，以4.00pH或9.18pH作為第二標(biāo)定點(diǎn)。對(duì)于其他的非常規(guī)標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液，儀器也允許用戶標(biāo)定使用。

如果用戶需要進(jìn)行二點(diǎn)校正，則須事先準(zhǔn)備二種標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液，如果只需一點(diǎn)校正，則只要準(zhǔn)備一種標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液。一點(diǎn)校正是只采用一種pH標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液對(duì)電極系統(tǒng)進(jìn)行校正，用于校準(zhǔn)電極的定位值。儀器把pH復(fù)合電極的百分斜率作為100，在測(cè)量精度要求不高的情況下，可采用此方法。二點(diǎn)校正或多點(diǎn)校正是為了提高pH的測(cè)量精度，其含義是選用二種或多種pH標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液對(duì)電極系統(tǒng)進(jìn)行校正，測(cè)得pH復(fù)合電極的實(shí)際百分斜率和定位值。

若是手動(dòng)調(diào)節(jié)的pH計(jì)，應(yīng)在兩種標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液之間反復(fù)操作幾次，直至不需再調(diào)節(jié)其零點(diǎn)和定位（斜率）旋鈕，pH計(jì)即可準(zhǔn)確顯示兩種標(biāo)準(zhǔn)緩沖液pH值，則校準(zhǔn)過(guò)程結(jié)束。此后，在測(cè)量過(guò)程中零點(diǎn)和定位旋鈕就不應(yīng)再動(dòng)。若是智能式pH計(jì)，則不需反復(fù)調(diào)節(jié)，因?yàn)槠鋬?nèi)部已貯存幾種標(biāo)準(zhǔn)緩沖液的pH值可供選擇、而且可以自動(dòng)識(shí)別并自動(dòng)校準(zhǔn)。但要注意標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液的選擇及其配制的準(zhǔn)確性。

5. pH計(jì)標(biāo)定操作實(shí)例

為了更好地理解pH電極的標(biāo)定過(guò)程，下面以雷磁生產(chǎn)的PHSJ-3E為例進(jìn)行電極標(biāo)定過(guò)程。

PHSJ-3E具有自動(dòng)識(shí)別標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液的能力，可以自動(dòng)識(shí)別4.00pH、6.86pH、 9.18pH三種標(biāo)液，因此對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液4.00pH、6.86pH、9.18pH，用戶按“定位"鍵或者“斜率"鍵后不必再調(diào)節(jié)數(shù)據(jù)，直接按“確定"鍵即可完成標(biāo)定。 

用“定位"進(jìn)行一點(diǎn)標(biāo)定，用“斜率"進(jìn)行二點(diǎn)標(biāo)定。 

對(duì)于其他的非常規(guī)標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液，儀器也允許用戶標(biāo)定使用。如果用戶需要標(biāo)定，則只須在標(biāo)定狀態(tài)下調(diào)節(jié)顯示的pH數(shù)據(jù)至該溫度下標(biāo)準(zhǔn)溶液的pH值，然后按“確定"鍵即可。

以雷磁生產(chǎn)的PHSJ-3E酸度計(jì)進(jìn)行一點(diǎn)標(biāo)定具體操作步驟如下：

a) 在儀器的測(cè)量狀態(tài)下，把用蒸餾水清洗過(guò)的電極插入某種標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液中（如pH=6.86pH的標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液中）； 

b) 用溫度計(jì)測(cè)出被測(cè)溶液的溫度值，按前面設(shè)置溫度的方法設(shè)置溫度值；儀器帶有自動(dòng)溫度補(bǔ)充功能且已經(jīng)接入溫度傳感器，在標(biāo)定時(shí)可以省略此步驟。 

c) 稍后，待讀數(shù)穩(wěn)定，按“定位"鍵，儀器會(huì)提示用戶是否進(jìn)行標(biāo)定，顯示“Std YES"字樣，如下圖所示，如果用戶需要標(biāo)定，則按 “確定"鍵，儀器自動(dòng)進(jìn)入一點(diǎn)標(biāo)定狀態(tài)，否則按任意鍵退出標(biāo)定，儀器返回測(cè)量狀態(tài)。進(jìn)入標(biāo)定狀態(tài)后，儀器會(huì)自動(dòng)識(shí)別當(dāng)前標(biāo)液，并顯示當(dāng)前溫度下的標(biāo)準(zhǔn)pH值，顯示如圖7(此時(shí)顯示的數(shù)據(jù)可能與測(cè)量狀態(tài)下的pH值不同)，按“確定"鍵，儀器存貯當(dāng)前的標(biāo)定結(jié)果，并顯示斜率和E0值，返回測(cè)量狀態(tài)；如果用戶想放棄標(biāo)定，可按“pH/mV"鍵，儀器退出標(biāo)定狀態(tài)，返回當(dāng)前測(cè)量狀態(tài)。

圖7 標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液一點(diǎn)標(biāo)定

d) 如果用戶使用的是其他非常規(guī)標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液，例如6.80pH，按“定位"鍵，儀器會(huì)提示用戶是否進(jìn)行標(biāo)定，顯示“Std YES"字樣，如圖8，按“確定"鍵。然后需要按“定位△"或“定位▽"鍵調(diào)節(jié)顯示值，使pH顯示為該溫度下標(biāo)準(zhǔn)溶液的pH值，如6.80pH，然后按“確定"鍵，完成標(biāo)定。

圖8 非常規(guī)標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液一點(diǎn)標(biāo)定

圖9 PHSJ-3E一點(diǎn)標(biāo)定流程圖

以雷磁生產(chǎn)的PHSJ-3E酸度計(jì)進(jìn)行二點(diǎn)標(biāo)定具體操作步驟如下：

a) 準(zhǔn)備二種標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液，如4.00pH、9.18pH等； 

b) 按照前面的敘述進(jìn)行一點(diǎn)標(biāo)定：即在儀器的測(cè)量狀態(tài)下，把用蒸餾水清洗過(guò)的電極插入標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液1中（如pH=4.00pH的標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液中）；用溫度計(jì)測(cè)出溶液的溫度值（如25.0℃），按照前面設(shè)置溫度的方法設(shè)置溫度值（儀器采用E-301-C型pH三復(fù)合電極，用戶在標(biāo)定時(shí)可以省略此步驟）；稍后，待讀數(shù)穩(wěn)定，按“定位"鍵，再按“確定"鍵進(jìn)入一點(diǎn)標(biāo)定狀態(tài)，儀器識(shí)別當(dāng)前標(biāo)液并顯示當(dāng)前溫度下的標(biāo)準(zhǔn)pH值4.00pH；然后按“確定"鍵完成標(biāo)定，儀器返回測(cè)量狀態(tài)。 

c) 同理，再次清洗電極并插入標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液2中（pH=9.18pH的標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液中）；用溫度計(jì)測(cè)出溶液的溫度值（如25.2℃），并設(shè)置溫度值（儀器采用E-301F型pH復(fù)合電極，用戶在標(biāo)定時(shí)可以省略此步驟）；稍后，待讀數(shù)穩(wěn)定后，按“斜率"鍵，再確定，儀器自動(dòng)識(shí)別當(dāng)前標(biāo)液并顯示當(dāng)前溫度下的標(biāo)準(zhǔn)pH值（如9.18pH），顯示如圖10所示：

圖10 標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液二點(diǎn)標(biāo)定

d) 然后按“確定"鍵完成標(biāo)定！儀器存貯當(dāng)前的標(biāo)定結(jié)果，并顯示斜率和E0值，然后返回測(cè)量狀態(tài)。 

e) 如果用戶使用的是其他標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液，例如6.80pH和3.95pH，用6.80pH定位，3.95pH標(biāo)定電極斜率。則首先需要按“定位"鍵，儀器會(huì)提示用戶是否進(jìn)行標(biāo)定，顯示“Std YES"字樣，如下圖，按“確定"鍵。然后需要按“定位△"或“定位▽"鍵調(diào)節(jié)顯示值，使pH顯示為該溫度下標(biāo)準(zhǔn)溶液的pH值，如6.80pH，然后按“確定"鍵，完成標(biāo)定。

同理，再次清洗電極并插入標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液2中（pH=3.95pH的標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液中）；用溫度計(jì)測(cè)出溶液的溫度值（如28.0℃），并設(shè)置溫度值；稍后，待讀數(shù)穩(wěn)定后，按“斜率"鍵，再確認(rèn)，儀器自動(dòng)識(shí)別當(dāng)前標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液并顯示當(dāng)前溫度下的標(biāo)準(zhǔn)pH值（如3.95pH），顯示下圖12所示。然后按“確定"鍵完成標(biāo)定，儀器存貯當(dāng)前的標(biāo)定結(jié)果，并顯示斜率和E0值，然后返回測(cè)量狀態(tài)。

圖13 PHSJ-3E二點(diǎn)標(biāo)定流程圖

電極斜率的復(fù)位操作具體流程如下： 

由于某些原因，如意外斷電等原因?qū)е庐?dāng)前的電極斜率不正確（開(kāi)機(jī)時(shí)會(huì)顯示上次標(biāo)定的電極斜率值），有兩種辦法可以幫助恢復(fù)。 

a) 按照前面的方法重新標(biāo)定電極； 

b) 按住任意鍵并再次開(kāi)機(jī)，或者在測(cè)量狀態(tài)下，按住“確定"鍵3秒以上，儀器顯示“SYS rSt"字樣表示系統(tǒng)復(fù)位（System reset），此時(shí)須放開(kāi)“確定"鍵，稍等，儀器開(kāi)始閃爍顯示，此時(shí)如果用戶按“確定"鍵，儀器將復(fù)位電極標(biāo)定數(shù)據(jù)，并設(shè)為默認(rèn)的4.00pH和9.18pH二點(diǎn)標(biāo)定（斜率為100.0%，E0為0mV），然后回到測(cè)量狀態(tài)；按其他鍵可以放棄復(fù)位操作。

注意：標(biāo)定的緩沖溶液一般di一次用pH=6.86的溶液，第二次用接近被測(cè)溶液pH值的緩沖液，如被測(cè)溶液為酸性時(shí)，緩沖溶液應(yīng)選pH=4.00；如被測(cè)溶液為堿性時(shí)則選pH=9.18的緩沖溶液。

注意：一般情況下，在24h內(nèi)儀器不需再標(biāo)定。

6. pH測(cè)量

經(jīng)標(biāo)定過(guò)的儀器，即可用來(lái)測(cè)量被測(cè)溶液，被測(cè)溶液與標(biāo)定溶液溫度是否相同，所引起的測(cè)量步驟也有所不同。具體操作步驟如下：

當(dāng)被測(cè)溶液與定位溶液溫度相同時(shí)，測(cè)量步聚如下：

a) 用蒸餾水清洗電極頭部，再用被測(cè)溶液清洗一次：

b) 把電極浸入被測(cè)溶液中，用玻璃棒攪拌溶液，使溶液均勻，在顯示屏上讀出溶液的pH值。

當(dāng)被測(cè)溶液和定位溶液溫度不同時(shí)，測(cè)量步驟如下：

a) 用蒸餾水清洗電極頭部，再用被測(cè)溶液清洗一次

b) 用溫度計(jì)測(cè)出被測(cè)溶液的溫度值；

c) 按“溫度"鍵，使儀器顯示為被測(cè)溶液溫度值，然后按“確定"鍵。

d) 把電極插入被測(cè)溶液內(nèi)，用玻璃棒攪拌溶液，使溶液均勻后讀出該溶液的pH值。

圖14 PHSJ-3E操作流程圖

注意：標(biāo)定和測(cè)量時(shí)，建議用恒溫磁力攪拌器均勻攪拌溶液，尤其對(duì)懸浮溶液。