發布日期：2022-10-09 點擊率：110
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ph傳感器是用來檢測被測物中氫離子濃度并轉換成相應的可用輸出信號的傳感器，通常由化學部分和信號傳輸部分構成。ph傳感器常用來進行對溶液、水等物質的工業測量。
PH傳感器，可以對大型反應槽或制程管路中pH值測定；耐高溫殺菌、CIP清洗；電極長度有120、150、220、250、450mm等多種選擇。用于多種場合的PH值測量，比如：廢水污水場合PH值測量，電鍍廢水場合PH值測量，高溫場合PH值測量，發酵場合PH值測量，高壓場合PH值測量等多種場合PH值的測量。
PH傳感器特點
快速的電纜接頭，防水功能，避免安裝時出現電纜扭絞現象
壽命長，在有毒離子水溶液中性能良好
多種安裝方式，便于裝配
抗化學腐蝕能力強，整體密封，消除泄漏現象
PH傳感器的工作原理
PH測量屬于原電池系統，它的作用是使化學能轉換成電能，此電池的端電壓被稱為電極電位；此電位由兩個半電池構成，其中一個稱為測量電極，另一個稱為參比電極；此電位遵循能斯特方程：
對于氧化還原體系：
對于金屬電極，還原態是純金屬，其活度是常數，定為1，則上式可寫作：
式中：E—電極電位
E0—電極的標準電壓
R—氣體常數（8.焦耳/摩爾和℃）
T—開氏絕對溫度（例：20℃=273+293開爾文）
F—法拉弟常數（庫化/當量）
n—被測離子的化合價（銀=1，氫=1）
aMe—離子的活度
對于PH電極。它是一支端部吹成泡狀的對于pH敏感的玻璃膜的玻璃管。管內充填有含飽和AgCl的3mol/lkcl緩沖溶液，pH值為7。存在于玻璃膜二面的反映PH值的電位差用Ag/AgCl傳導系統，如第二電極，導出。PH復合電極如圖。
此電位差遵循能斯特公式：
式中R和F為常數，n為化合價，每種離子都有其固定的值。對于氫離子來講，n=1。溫度“T”做為變量，在能斯特公式中起很大作用。隨著溫度的上升，電位值將隨之增大。對于每1℃的溫度變大，將引起電位0.2mv/perpH變化。用pH值來表示，則每1℃第1pH變0.0033pH值。這也就是說：對于20~30℃之間和7pH左右的測量來講，不需要對溫度變化進行補償；而對于溫度＞30℃或＜20℃和pH值＞8pH或6pH的應用場合則必須對溫度變化進行補償。
內參比電極的電位是恒定不變的，它與待測試液中的H+活度（pH）無關，pH玻璃電極之所以能作為H+的指示電極，其主要作用體現在玻璃膜上。當玻璃電極浸入被測溶液時，玻璃膜處于內部溶液（αH+，內）和待測溶液（αH+，試）之間，這時跨越玻璃膜產生一電位差δEM（這種電位差稱為膜電位，下節討論），它與氫離子活度之間的關系符合能斯特公式：
當時，。但實際上，跨越玻璃膜仍有一定的電位差，這種電位差稱為不對稱電位（δE不對稱），它是由玻璃膜內外表面情況不完全相同而產生的。此式表明玻璃電極δEM與pH成正比。因此，可作為測量pH的指示電極。
膜電位理論：
用離子選擇性電極測定有關離子，一般都是基于內部溶液與外部溶液之間產生的電位差，即所謂膜電位。膜電位的產生是由于溶液中的離子與電極膜上的離子發生了交換作用的結果。以玻璃電極為例來說明。其要點如下：
玻璃電極在使用前要在純水中浸泡，離子交換理論認為，當玻璃電極浸入水溶液中時，玻璃表面會吸水而使玻璃溶脹，在它的表面形成溶脹的硅酸層（水化層），這種水化層的是逐漸形成的，只有當玻璃膜浸泡24小時以上后，才能完全形成并趨于穩定。其厚度很薄（約為玻璃膜厚度的1/1000）。同樣，膜內表面與內參比溶液接觸，亦已形成水化層。在水化層形成的過程中，伴隨著水溶液中H+與玻璃種Na+的交換作用（Ca2+結合牢固不易交換），此交換反應可表示如下：
浸泡好的玻璃膜在膜與溶液的界面上存在如下離解平衡：
若內部溶液和外部溶液的pH不同，則膜內、外固液界面上電荷分布不同，這樣跨越膜的兩側界面就有一個電勢差，即膜電位。
當浸泡好的玻璃膜進入待測試液時，膜外層的水化層與試液接觸，由于H+活度變化，將使上式離解平衡發生移動，此時，就可能有額外的H+由溶液進入水化層，或有水化層轉入溶液，因而膜外層的固液界面上電荷分布不同，跨越膜的兩側界面的電勢差發生改變，這個改變與試液中的［H+］有關。
玻璃電極的構造如下圖
pH傳感器的使用方法
在使用時，通常先將PH傳感器加上不銹鋼保護套，再插入發酵罐中。大多數PH傳感器都具有溫度補償系統。由于電極內容物會隨使用時間或高溫滅菌而不斷變化，因而在每批發酵滅菌操作前均需進行標定，即用標準的PH緩沖液校準。通常PH傳感器的測定范圍是0～14，精度達±（0.05～0.1），響應時間為數秒至數十秒，靈敏度為0.1。
⑴校準
必須在使用前對傳感器進行校準，這是對發酵罐進行滅菌的最后一步操作。傳感器的校準在發酵罐外進行，將PH電極浸沒到含一種或多種標準緩沖液的適當容器中進行校準。這些操作最好均在發酵罐運行溫度下進行。PH電極需與發酵過程中使用的PH計相連接，PH計的校準裝置可按常規的PH計校準步驟來調整。由于發酵過程中重新校準的時分困難或者不可能，最好能固定PH計的校準控制，以避免實驗中的偶發性偏移，許多商業性的儀表都提供一些固定螺絲。
⑵ 滅菌
校準以后，應該將傳感器插入到發酵罐中并進行密封。在發酵罐滅菌時，一般將PH計的連接物移開（采用高壓滅菌鍋滅菌時），滅菌后重新連接，PH傳感器開始工作。也有實驗操作人員用酒精對PH傳感器單獨消毒（即不放入滅菌鍋），主要是為了延長傳感器的使用壽命。然后需將傳感器立即插入且密封在罐內。
必須指出，這一過程可能染菌。盡管有些報道稱在研究中規則地使用這一步驟沒有問題。具體方法如下：放好傳感器，加上一個合適的配件以使PH探頭易于由發酵罐頂盤進行安裝，然后將其在無水酒精中至少放置lh。探頭和配件必須是很干凈的，探頭的浸沒位置應高于配件。最后應迅速地將傳感器轉移到預先滅好菌的發酵罐中，其已與空氣供應系統相連，而且其中的空氣已開始流動。
⑶ 校準的檢查
在滅菌或使用過程中，很可能會使校準發生偏移。對于狀況良好的傳感器，這種偏移不會超過0.2個單位。但一些研究人員仍建議在發酵罐滅菌以后進行校準或者再校準。目前已有適用于較大發酵罐的這種系統，可以完全無菌地取出傳感器，再將其部分地插入校準緩沖液中進行校準。
在實驗室規模下，有必要將傳感器完全移出，利用前述的化學處理方法來進行再消毒。在實驗室中檢查一個可疑校準的較好方法是對發酵液進行無菌取樣，在發酵罐外測量其PH值盡快進行檢測、讀數。因為細胞在不斷變化的條件下（例如在連續培養中氧和基質的消耗）進行連續代謝，如果培養基的緩沖性能較差，PH在幾分鐘內即可發生顯著變化，從而無法正確檢查傳感器的校準。
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ph數字傳感器
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PH數字傳感器是新一代智能水質檢測數字傳感器。可通過手機APP或電腦進行數據查看、調試、維護等。維護簡便、穩定性高，能準確測量溶液中的PH值和溫度值。應用于廢水處理、純凈水、循環水、鍋爐水等系統以及電子、養殖、食品、印染、電鍍、制藥、發酵、化工等領域的PH值檢測，在地表水及污染源排放等環境監測及遠程系統應用。
[1]
中文名
ph數字傳感器
外文名
ph digital sensor
用 途
檢測水中PH值
目錄
1
特點
2
應用
3
技術參數
4
注意事項
ph數字傳感器特點
編輯
語音
精度高自動溫度補償無需儀表，可直接輸出4-20ma和RS485信號手機APP或電腦即可查看數據
ph數字傳感器應用
編輯
語音
應用于廢水處理、純凈水、循環水、鍋爐水等系統以及電子、養殖、食品、印染、電鍍、制藥、發酵、化工等領域的PH值檢測，在地表水及污染源排放等環境監測及遠程系統應用中。
ph數字傳感器技術參數
編輯
語音
測量范圍：0.00-14.00PH， 1-100.0℃精 度：±0.02 PH，±0.3℃ 穩 定 性：≤0.01PH/24h 溫度補償：0-99.9℃(PH) PT1000PH校正范圍：零點±1.45PH；斜率±30%485接口：支持物聯，（MODBUS協議部分兼容）。工作條件：環境溫度為0-60℃輸入阻抗：≥1×1012Ω輸出負載：4-20mA負載工作電壓：DC 5V 、DC 12V、DC 24V防護等級：IP68
ph數字傳感器注意事項
編輯
語音
1、若對測量值有疑議，可通過配置已知PH值的標準緩沖溶液進行對比，如有偏差可重新標定。為提高測量精度，緩沖液的PH值要可靠，且愈接近被測量值愈好，一般不超過三個PH。2、電極前端的敏感玻璃球泡不能與硬物接觸，任何破損和擦毛都會使電極失效。3、電極插座請保持清潔和干燥，確保正負極、電壓值與標簽對應后，方可通電。4、測量前應注意將玻璃泡內的氣泡甩去，否則將造成測量誤差，測量時，應將電極在測試溶液中攪動后靜止放置，以加速回應。5、測量前和測量后都應用去離子水清洗電極。以保證測量精度，在粘稠試樣中測定后，電極需用去離子水洗去溶劑。6、電極經長期使用后會產生鈍化，其現象是敏感梯度降低，回應慢，數值不準，此時可將電極下端球泡用0.1mol/L稀鹽酸浸泡數小時，（0.1mol/L稀鹽酸配制：9mL鹽酸用蒸餾水稀釋至1000mL），然后再用3mol/L KCL溶液泡數小時，使其恢復性能。7、電極使用周期為一年左右，老化后應及時更換新的電極。
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參考資料
1.
PH101數字PH傳感器 - 圖文 - 百度文庫
．百度文庫[引用日期2020-03-31]
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