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數(shù)字式離子計(jì)原理及使用方法
最近更新時(shí)間:2010-7-7
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詳細(xì)介紹:
PXD-12型
數(shù) 字 式 離 子 計(jì)
使用說明書
姜堰市銀河儀器廠
一,、儀器簡介及使用范圍
PXD-12型數(shù)字式離子計(jì)是一種精密的二次儀表,。它與各種離子選擇性電極配用,。精密地測量電極在溶液中產(chǎn)生的電池電動勢,。儀器可直讀溶液中離子活度的負(fù)對數(shù)(pX)值。儀器亦可作精密酸度計(jì)和高輸入阻抗的精密毫伏計(jì)使用,。廣泛適用于醫(yī)療,、環(huán)保、科研,、大專院校,、工礦企業(yè),是化學(xué)分析的*的常規(guī)分析儀器,。
PXD-12型數(shù)字式離子計(jì)采用*3位半LED 數(shù)碼顯示和大規(guī)模集成電路等技術(shù),,儀器集成度高,造型美觀大方,、結(jié)構(gòu)簡單,、性能穩(wěn)定、便于維護(hù),。
PXD-12型數(shù)字式離子計(jì)具有自動溫度補(bǔ)償功能,,配有一支溫度測量電極,能隨時(shí)測量被測溶液的溫度,,插入溫度電極后,,儀器就能自動進(jìn)行溫度補(bǔ)償,溫度調(diào)節(jié)電位器自動失效,,不插入溫度電極,,儀器改為手動溫度補(bǔ)償,靠手動調(diào)節(jié)溫度電位器進(jìn)行溫度補(bǔ)償,。
PXD-12型數(shù)字式離子計(jì)可配用各種離子選擇性電極-氟,、氯、溴、碘,、氰根,、汞、銅,、鉛,、鈉、鉀,、氨,、硝酸根、平板玻璃pH,、錐狀pH,、球狀pH、硫,、銀,、鈣、鎘,、硼酸根,、硬度等
二、工作原理
1.工作原理:
當(dāng)X離子選擇電極與參比電極浸入被測溶液時(shí),,X離子電極的敏感膜與溶液間即產(chǎn)生一定的電位,,此電位和溶液中X離子的活度ax之間的關(guān)系,符合電化學(xué)理論中的能斯特方程,。
Ex = E0 ± lgax (正,、負(fù)號對應(yīng)陰、陽離子)
式中:Ex:由電極系統(tǒng)產(chǎn)生的電池電動勢
E0:電極系統(tǒng)的截距電位,,在一定條件下,,可看作為一常數(shù)
R:氣體常數(shù)(8.314焦耳/度·摩爾)
F:法拉第常數(shù)(9.65×104 庫侖/摩爾)
Z:離子價(jià)數(shù)
T:溶液的溫度(273 + t℃)
ax:X離子的活度。它與離子濃度Cx有ax=f·Cx的關(guān)系,。f一般稱為活度系數(shù),,它是溶液的總離子強(qiáng)度的函數(shù),在溶液中總離子強(qiáng)度不變的情況下,,它是一個(gè)常數(shù)。
在酸度測量中pH=-lgaH,,在一般的離子活度測量中pX=-lgax,,比如溶液的氯度pCl=-lgaCl,鈉度pNa=-lgaNa等等,,代入各個(gè)恒量的值,。則能斯特方程可寫為:
對一價(jià)離子,Ex=E0±0.1983T·pX(正、負(fù)號對應(yīng)陰,、陽離子)
對二價(jià)離子,,Ex=E0±0.09915T·pX(正、負(fù)號對應(yīng)陰,、陽離子)
上式中0.1983T和0.09915T這一項(xiàng)稱為電極的理論斜率S0,。它表示離子活度ax變化一個(gè)數(shù)量級時(shí)(即pX變化一個(gè)單位)Ex值的變化。在20℃時(shí)分別為58.16mV(一價(jià)離子)和29.08mV(二價(jià)離子)實(shí)際上只有幾種電極斜率與理論值相符,。大多數(shù)電極的實(shí)際斜率往往比這個(gè)值低,。還有少數(shù)電極實(shí)際斜率比這個(gè)理論值稍高。而且,,在不同的體系中電極的斜率也有差異,。電極使用一段時(shí)間后,斜率也有變化,,所以儀器中設(shè)置了電極斜率校正旋鈕,,能夠把電極在不同體系中的斜率補(bǔ)償?shù)嚼碚撝怠?/div>
當(dāng)溶液中總離子強(qiáng)度保持不變,活度系數(shù)為常數(shù)時(shí),,則方程還可進(jìn)一步演變?yōu)椋?/div>
Ex=E0±0.1983 lgf·Cx=E0’±0.1983T·lgCx和Ex=E0”±0.09915T·lgCx即Ex和lgCx有一一對應(yīng)的關(guān)系,。
在pX的測量中,儀器可以加一“定位”信號,。把電極信號中的E0(E0或E0’,、E0”)“抵消”,這時(shí):Ex’=Ex - E0=±SlgCx成了簡單線性關(guān)系,,測出Ex后即可知pX或lgCx的大小,。
2.電路原理:
放大器:將電極系統(tǒng)對被測溶液的響應(yīng)值轉(zhuǎn)變成相應(yīng)信號值,送到A/D轉(zhuǎn)換器,。
A/D轉(zhuǎn)換器:將模擬信號轉(zhuǎn)變成數(shù)字信號,,由顯示器顯示測量結(jié)果。
斜率調(diào)節(jié)器:調(diào)節(jié)電極斜率使之符合理論斜率值,。
溫度補(bǔ)償器:補(bǔ)償不同溫度對測量結(jié)果的影響,。
定位調(diào)節(jié)器:調(diào)節(jié)定位調(diào)節(jié)器抵消能斯特方程中E0。
三,、技術(shù)參數(shù)
1.主要技術(shù)參數(shù):
(1)測量范圍:mV:-1999mV~+1999mV
pH:0.00pH~14.00pH
pXⅠ/pXⅡ:-19.99pX~+19.99pX
(2)zui小分度值:mV:1mV
pH:0.O1pH
pXⅠ/pXⅡ:0.01pX
(3)測量精度:mV:O.2%F·S±1個(gè)字
pH:0.O5pH±1個(gè)字
pXⅠ/pXⅡ:O.O5pX±1個(gè)字
(4)輸入阻抗:≥1×1012Ω
2.外形尺寸:240mm×160mm×95mm
3.重量:1.2kg
4.功耗:<5W
5.儀器可在下列環(huán)境條件下連續(xù)使用:
(1)環(huán)境溫度:5℃~45℃,,相對濕度<85%
(2)電源:AC220V±22V,頻率為50Hz±0.5Hz
(3)工作臺無顯著震動和工作場所除地球磁場外無外強(qiáng)電磁場干擾,。
四,、儀器組成
1.顯示器——測量結(jié)果顯示,符號在mV檔極性自動切換,,進(jìn)行pX值測量時(shí),,符號顯示與所測離子相對應(yīng),,測陰離子時(shí)顯示“+”,測陽離子顯示“-”,,例如進(jìn)行pH值測量時(shí),,因H+為陽離子儀器顯示“-”。
2.斜率調(diào)節(jié)器——用來補(bǔ)償電極的實(shí)驗(yàn)Nemst斜率使其符合理論斜率,,調(diào)節(jié)范圍為理論值的80%~110%,,若電極斜率符合理論斜率時(shí),將斜率調(diào)節(jié)器旋至100%,,此時(shí)斜率不起作用,,在mV測量中也不起作用。
3.定位調(diào)節(jié)器——在pXⅠ/pXⅡ測量時(shí)調(diào)節(jié)此旋鈕,,可抵銷Nemst方程中的E0,,使測時(shí)標(biāo)準(zhǔn)化,或用來確定測量起始點(diǎn),,在“mV”檔“定位”不起作用,。
4.溫度補(bǔ)償器——根據(jù)被測溶液的溫度相應(yīng)調(diào)節(jié)補(bǔ)償器使補(bǔ)償器示值與液溫一致。插入溫度電極后,,儀器就能自動進(jìn)行溫度補(bǔ)償,,溫度調(diào)節(jié)電位器自動失效。
5.功能選擇開關(guān)——“mV”電位測量,,“pXⅠ”一價(jià)離子測量,,“pXⅡ”二價(jià)離子測量。“T” 溫度測量,。
6.測量電極輸入插座——被測信號從此輸入,。
7.參比電極接線柱——參比電極插頭從此接入。
8.電源開關(guān)——開關(guān)向上為開,,用于交流電控制,。
9.電源插座——AC220V電源插座。
五,、儀器安裝使用
1,、使用前的準(zhǔn)備
(1將活化后的測量電極,參比電極裝入升降架固定夾,。
(2)接通電源,,儀器預(yù)熱。
2,、mV值的測量
當(dāng)需要直接測定電池電動勢的毫伏值,,或測量-1999mV~1999mV范圍電壓值,可在“mV”檔進(jìn)行,。
(1) “功能選擇”撥至mV待測狀態(tài)下,“定位”、“斜率”,、“溫度補(bǔ)償”均無作用,。
(2) 旋下短路插頭,將測量電極旋上輸入插座并旋緊,,同時(shí)將參比電極接入“參比接線柱” (若使用復(fù)合電極無須接入?yún)⒈入姌O),,并將它們移入被測溶液中,待儀器響應(yīng)穩(wěn)定后,,顯示值即為所測溶液的電位值,。
3、pH值的測量
由于H+為一價(jià)離子,,所以測pH“功能選擇”撥至pXⅠ檔,,測量前必須先用pH標(biāo)準(zhǔn)緩沖液標(biāo)定,選用pH1=4.00,,pH2=9.2兩種標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行兩點(diǎn)定位,,具體步驟如下:
(1) “功能選擇”撥至置pXⅠ檔。
(2)將溫度調(diào)節(jié)器調(diào)至溶液溫度,。如需自動進(jìn)行溫度補(bǔ)償,,則插入溫度電極。
(3)將清洗活化的電極移入pH1=4.0pH標(biāo)準(zhǔn)溶液中,,調(diào)節(jié)定位調(diào)節(jié)器,,使儀器顯示為“0.00”pH。(此時(shí)斜率電位器應(yīng)順時(shí)針旋到底)
(4)用去離子水清洗電極并用濾紙吸干后,,移入pH2=9.2 pH標(biāo)準(zhǔn)緩沖液中,,待儀器響應(yīng)后,調(diào)節(jié)斜率調(diào)節(jié)器,,伎儀器顯示△pX值為-5.2pH(△pX=pH2-pH1=-5.2pH),,“斜率”調(diào)節(jié)旋鈕固定此位,再調(diào)節(jié)定位調(diào)節(jié)器,,使儀器顯示-9.2pH,。
(5)至此儀器標(biāo)定結(jié)束,將電極清洗,,擦干后,,移入待測溶液,此時(shí)顯示為該溶液的pH值,。測量結(jié)束,,旋下電極,清洗處理后待下次使用,。
如果測量pH精度要求很高時(shí),,請注意修正標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液在當(dāng)時(shí)溶液溫度下的pH值,。見附錄。
4,、pX的測量:
(1)按電極說明書要求,,將電極進(jìn)行活化,使其空白電位達(dá)到電極說明書的要求,,操作方法按第五章第2條各步驟進(jìn)行,。
(2)將功能選擇撥至被測離子價(jià)數(shù)相同的pXⅠ或pXⅡ檔,其它操作方法參照pH測量,。但要注意在定位時(shí)務(wù)必注意所測離子極性,,陽離子定位和測量時(shí)對應(yīng)“-”符號出現(xiàn),陰離子定位和測量時(shí)對應(yīng)“+”符號出現(xiàn),。實(shí)際儀器不顯示符號時(shí)代表“+”號,。pXⅠ檔或pXⅡ檔離子測量都應(yīng)以“兩點(diǎn)定位”為準(zhǔn)。
測量完畢請拔去電源插頭,。
六,、分析方法及分析步驟
1.化學(xué)試劑選擇
(1)pH標(biāo)準(zhǔn)緩沖劑,選用市場上銷售的成套pH緩沖試劑,。
(2)選用優(yōu)級純氯化鉀和碘化鉀,。
(3)無CO2高純蒸餾水。
2.溶液配制
(1)pH標(biāo)準(zhǔn)緩沖液:將購買的成套的pH緩沖試劑分別溶于250mL無CO2的高純蒸餾水的容量瓶中至刻度,,即可分別得到4.00pH,,6.86pH,9.18pH三種標(biāo)準(zhǔn)緩沖液,。
(2)10-3mol/L標(biāo)準(zhǔn)KI溶液配制:取0.166g的優(yōu)級純碘化鉀溶于1000mL的高純蒸餾水的容量瓶中至刻度可得10-3mol/L KI溶液,。10-5mol/L KI溶液和10-6mol/L KI溶液可由10-3mol/L KI溶液稀釋得到。
(3)10-3mol/L標(biāo)準(zhǔn)KCl溶液配制:取0.075g純氯化鉀溶于1000mL高純蒸餾水的容量瓶中至刻度可得10-3mol/L KCl標(biāo)準(zhǔn)溶液,。10-4mol/L KCl溶液可由10-3mol/L KCl溶液稀釋得到,。
3.樣品分析步驟:
示 范
我們進(jìn)行的示范是采用非標(biāo)準(zhǔn)電極進(jìn)行pX值的測量。
(1)所謂非標(biāo)準(zhǔn)電極,,即電極的實(shí)際斜率(S)小于理論斜率的電極,。(如碘電極等),大部分電極幾乎都是非標(biāo)準(zhǔn)電極,。
(2)當(dāng)非標(biāo)準(zhǔn)電極的斜率是理論斜率的80%到100%時(shí)可以用斜率補(bǔ)償進(jìn)行校正,。用非標(biāo)準(zhǔn)電極進(jìn)行pX測量時(shí)。要用兩種標(biāo)準(zhǔn)pX溶液(pXA,、pXB)來進(jìn)行定位斜率補(bǔ)償,,這兩種標(biāo)準(zhǔn)溶液選擇的原則是:樣品溶液的pX值應(yīng)在這兩種標(biāo)準(zhǔn)pX溶液之間。這兩種標(biāo)準(zhǔn)pX溶液的pX值應(yīng)盡量接近樣品溶液的pX值,。且標(biāo)準(zhǔn)溶液中被測溶液的離子強(qiáng)度盡量一致,。這里,,△pX的符號由標(biāo)準(zhǔn)溶液的被測離子及pXA、pXB的值及符號來確定,,一般應(yīng)按下表來顯示符號,。
例一:用兩點(diǎn)定位法,測定井水I-的含量(室溫25℃, 井水溫度10℃),。
(1)將碘離子電極在10-3mol/L標(biāo)準(zhǔn)KI溶液中浸泡活化1~2小時(shí)。將其與801型甘汞電極(外鹽橋充0.1mol/L KNO3溶液)一起在去離子水中浸泡并攪拌,。按第五章第2條的各步驟測量其mV值,,應(yīng)清洗到80mV左右(+80mV中碘電極的空白電位)。
(2)將功能選擇撥至pX I檔,,溫度撥盤(3)撥到25℃,,因?yàn)橛脴?biāo)準(zhǔn)電極定位和斜率校正,而標(biāo)準(zhǔn)液溫等于室溫,,取10-5mol/L,、10-6mol/L標(biāo)準(zhǔn)純KI標(biāo)準(zhǔn)溶液來進(jìn)行兩點(diǎn)標(biāo)定。因?yàn)樵摼蠭-含量約在5×10-6mol/L左右,。故采用上述兩種標(biāo)準(zhǔn)溶液來標(biāo)定,。
(3)將清洗好的電極插到10-6mol/L KI溶液中(pI=6)。在攪拌狀態(tài)下,,儀器有一顯示,,調(diào)節(jié)定位調(diào)節(jié)器(3)使儀器顯示為“±0.00”。
(4)將電極清洗后,,插在10-5mol/L KI溶液中(pI=5)在攪拌狀態(tài)下儀器顯示(假設(shè)為“-0.80”)調(diào)節(jié)斜率校正器(4),,使儀器顯示為:△pI=pI5-pI6=(5.O0)-(6.00)=-1.00(I-為陰離子,pX值應(yīng)顯示正號,,這里pXA=pI6,,pXB=pI5由上表可知△pI應(yīng)顯示“-”號。
(5)再調(diào)節(jié)定位調(diào)節(jié)器(3)使儀器顯示為“5.00”(因?yàn)榈怆x子是陰離子,,pX應(yīng)顯示“+”)這時(shí)斜率校正,,定位旋鈕都保持此位置。
(6)將電極清洗干凈,,插入井水樣品中,,此時(shí)儀器顯示為“+5.82”則井水中pI=5.82。
(7)計(jì)算:
pI=5.82
CI=10-5.82=1.51×10-6mol/L=192μg/L(ppb)
例二:用兩點(diǎn)定位法,,測定某樣品中K+的濃度(室溫13℃),,設(shè)該樣品中K+濃度在5×10-4 mol/L左右。且樣品中含其它離子甚少,,因而不需排除干擾或加離子強(qiáng)度固定劑,。測定:
(1)將鉀電極在10-3 mol/L純KCl溶液中浸泡活化1~2小時(shí)左右將其與801型飽和甘汞電極組成電池,,應(yīng)在離子水中清洗,按第五章第2條的步驟測量,,在攪拌狀態(tài)下(即動態(tài))清洗到-150mV左右(靜態(tài)達(dá)160mV左右),。
(2)將功能選擇撥到pXⅠ檔,溫度撥盤(5)撥到13℃,。取10-3mol/L,、10-4 mol/L標(biāo)準(zhǔn)KCl溶液來進(jìn)行兩點(diǎn)定位。因?yàn)闃悠分蠯+含量為5×10-4mol/L左右,,故采用這兩種標(biāo)準(zhǔn)液,。
(3)將電極插至10-4mol/L (pK=4)KCl溶液中,旋上測量電極插頭靜態(tài)測試,,儀器有一顯示,,調(diào)節(jié)定位調(diào)節(jié)器(3)使儀器顯示為“±0.00”。
(4)將清洗好的電極插入10-3mol/L (pK=3)標(biāo)準(zhǔn)溶液中,,儀器有一顯示,,(假定為“+0.942”)調(diào)節(jié)斜率校正器(4)使儀器顯示為△pK=pK3-pK4=(-3.00)-(-4.00)=+1.00(K+為陽離子,pX值應(yīng)顯示負(fù)值,。這里pXA=pK4,;pXB=pK3由上表可知,△pK應(yīng)顯示“+”),。
(5)再調(diào)節(jié)定位調(diào)節(jié)器(3),,使儀器顯示“-3.00”,這時(shí)斜率校正器定位調(diào)節(jié)都不應(yīng)再動,。
(6)樣品測量:將電極清洗后插入樣品溶液中,,推入測量電極插頭,儀器顯示為“-3.34”則pK=3.34記下讀數(shù),,松開測量電極插頭,,測量完畢。
(7)計(jì)算:
pK=3.34
CK+=10-3.34mol/L=4.57×10-4mol/L=17.82mg/ L(ppm)
1mol/ L=1×原子量g/L=1000×原子量mg/L,。
七,、正常維護(hù)及常見故障排除
1.正常維護(hù):
(1)儀器應(yīng)在環(huán)境溫度為5℃~45℃,相對濕度<85%條件下使用,。
(2)儀器輸入端應(yīng)保持干燥清潔,,不用時(shí),務(wù)必將Q9短路插頭旋上,,以防止塵土及水汽浸入,。
(3)儀器應(yīng)存放于無腐蝕氣體,無腐蝕藥品,干燥通風(fēng)場所,。
(4)儀器工作在無交變電磁場干擾的場所,。
(5)電極維護(hù)按電極使用說明書操作。
2.常見故障及分析處理:
故 障 現(xiàn) 象 | 原 因 | 排除方法 |
電源接通,,儀器亂跳 | 輸入端開路 | 旋上短路插頭 |
測量結(jié)果不準(zhǔn)確 | 電極失效 | 更換新電極 |
定位或斜率調(diào)節(jié)不起作用 | 可能是定位或斜率電位器損壞 | 更換 |
八,、運(yùn)輸和貯存
1.運(yùn)輸:儀器由常規(guī)交通工具運(yùn)輸,在運(yùn)輸中必須防止受強(qiáng)烈沖擊,,雨淋及曝曬,。
2.貯存:儀器應(yīng)貯存于環(huán)境溫度0℃~40℃,相對濕度不大于85%的庫房中,,庫房中無腐蝕性物品,,長期停用應(yīng)用防塵罩罩住并置于通風(fēng)、干燥處,。
九、注意事項(xiàng)
1.儀器必須保證在交流電壓220V±22V,,頻率50Hz±0.5Hz工作電壓下使用,,若電源電壓波動較大,一定要經(jīng)過電子交流穩(wěn)壓器穩(wěn)壓后,,再送入儀器,。
2.儀器應(yīng)有良好接地,以消除干擾,,具體方法,,從儀器后面板的接地端“GND”加接地線連線。(使用攪拌器時(shí),,務(wù)必使攪拌器外殼與儀器接地端相接)并可靠接入大地,。
3.儀器使用過程中顯示“1”或數(shù)字亂跳,表示超過測量范圍,,或者操作錯誤,,應(yīng)旋下電極插頭,待找出原因后再使用,。(例如,,測量電極和參比電極離開被測溶液時(shí)間太久,二種電極不能組成電池,,造成儀器輸入端懸空,。)
十、附錄一
三種標(biāo)準(zhǔn)緩沖液在各種溫度下的pH值
溫度 ℃ | 0.05mol / Kg 鄰苯二甲酸氫鉀 | 0.025 mol / Kg 混合磷酸鹽 | 0.01 mol / Kg 四硼酸鈉 |
5 | 4.00 | 6.95 | 9.39 |
10 | 4.00 | 6.92 | 9.33 |
15 | 4.00 | 6.90 | 9.28 |
20 | 4.00 | 6.88 | 9.23 |
25 | 4.00 | 6.86 | 9.18 |
30 | 4.01 | 6.85 | 9.14 |
35 | 4.02 | 6.84 | 9.10 |
40 | 4.03 | 6.84 | 9.07 |
45 | 4.04 | 6.84 | 9.04 |
50 | 4.06 | 6.83 | 9.02 |
55 | 4.07 | 6.83 | 8.99 |
60 | 4.09 | 6.84 | 8.97 |
姜 堰 市 銀 河 儀 器廠
廠址:江蘇姜堰市正大花苑
:0523—88288026, 88081006
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溫馨提示:為規(guī)避購買風(fēng)險(xiǎn),,建議您在購買產(chǎn)品前務(wù)必確認(rèn)供應(yīng)商資質(zhì)及產(chǎn)品質(zhì)量。
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