实验室酸度计计量检定中的常见问题及对策

实验室酸度计计量检定中的常见问题及对策

何柱明

广州市番禺质量技术监督检测所

引言：

随着社会的发展和科学技术的进步，计量技术作为基础学科，代表着我国日益提高的科学技术水平，彰显着我国综合国力的提升。酸度计是一种常见的电化学分析仪器，主要作用为测量水溶液的pH值，广泛应用于农业、工业以及环保等各个领域当中。

一、酸度计的原理与结构

1.酸度计的工作原理：

酸度计是通过电位法来测量溶液pH值的，pH来源于拉丁文，意思是物质中氢离子的活度，pH值则是氢离子浓度的对数的负数。酸度计的主要测量部件是指示电极和参比电极，指示电极对氢离子浓度敏感，而参比电极的电位稳定。将酸度计的这两个电极一起放入同一溶液中，就构成了一个原电池，而这个原电池的电位，就是这玻璃电极和参比电极电位的代数和。酸度计的参比电极电位稳定，那么在温度保持稳定的情况下，溶液和电极所组成的原电池的电位变化，只和指示电极的电位有关，而指示电极的电位则取决于待测溶液的pH值，因此通过对电位的变化测量，就可以得出溶液的pH值。

2.酸度计的结构：

酸度计主要由三个部件构成：一个参比电极；一个指示电极（一般采用玻璃电极）；一个电流计，电流计能在大电阻的电路中测量出微小的电位差。参比电极的主要作用就是维持一个恒定的电位，作为测量各种偏离电位的对照。银-氧化银电极是目前酸度计中常用的参比电极。指示电极的功能是建立一个对所测量溶液的氢离子活度发生变化作出反应的电位差。电流计的功能就是将原电池的电位放大若干倍，放大了的信号通过指示仪表显示出来。

由于溶液温度对pH值具有一定的影响，而在实际使用中，温度的影响使电极的转换系数并不能达到理论上的数值，并且不同溶液的温度系数差别很大，所以大部分上酸度计都设有"温度补偿"功能。其作用是通过调整转换系数k来抵消温度变化引起的电动势差的变化。

二、酸度计检定中常见的问题分析

2.1酸度计的精度等级不同

酸度计仪器的精度等级跨度是从0.2级到0.001级，分度值或最小显示值为对应的pH为0.2级到0.001，比如根据规程对0.2级的酸度计的判定标准为：电示值误差小于等于0.1pH、输入电流小于等于1×10-11A、输入阻抗引起的误差小于等于0.06pH和温度补偿器引起的误差小于等于0.1pH。而对于0.02级的酸度计的判定标准为：电示值误差小于等于0.01pH、输入电流小于等于1×10-12A、输入阻抗引起的误差小于等于0.01pH和温度补偿器引起的误差小于等于0.01pH。可见，随着仪器精度的提高，其合格判定标准也相应提高。而有些酸度计仪表显示的分辨率与说明书上的技术性能精度是不相同的，因此在检定时，不能只简单通过仪器的显示示值来确定其技术性能，最好核查仪器的说明书或铭牌来确认精度等级，并以此设置计量检定参数。

2.2仪器连线接口不匹配

目前酸度计的计量检定设备以及酸度计的种类是多种多样的，两者接口可能存在不匹配的情况。如日常检定工作中比较常用的PHC-1B型酸度计检定仪，设备的配有3条连接线，可根据被检酸度计的输入插口选用连接线，但有部分进口酸度计的接口比较特殊，连接不了检定设备，而勉强连接的话，又会影响信号传输质量，从而影响检定结果。此外，由于酸度计属于小型电子设备，易受环境中的电磁信号影响，所以检定时要保证设备的接地连接，降低环境电磁影响，并可防止静电击穿故障。

2.3检定温度范围的选择

由于溶液温度对溶液的pH值具有一定的影响，虽然大部分酸度计都有自动温度补偿功能，但不同的级别的酸度计在测量时对环境温度也是有不同要求的，下表是3个不同精度等级的酸度计的检定温度要求：

可以看出，越是高精度的酸度计，对环境温度的要求越高。同时，酸度计的温度补偿其也是存在着误差的，所以检定时最好确保环境温度达到酸度计的工作温度要求，并尽量贴近日常工作温度。若检定环境与酸度计的使用环境存在较大区别，建议进行温度误差计算修正。

2.4检定标准溶液质量控制

酸度计检定使用的标准溶液分为两级，其中0.001级酸度计检定必须使用一级溶液，其它等级的使用二级溶液即可。由于标准溶液是使用标准粉剂或高浓度标液进行配制的，所以溶液配制的质量会直接影响溶液的pH值，进而影响检定的准确度。溶液配制过程中必须确保使用的器皿经过清洁，配制用水要使用二次蒸馏水或去离子水等纯净水，确保不会带入酸碱物质而影响溶液的pH值。溶液配制后，需在按规程规定的条件下进行保存，使用前必须进行检查，确保不会因受潮、发霉或沉淀等造成溶液变质而影响检定的有效性。

三、对提高酸度计检定工作质量的想法

3.1完善计量检定的技术方法

酸度计的检定规程为JJG119-2005，于2006年3月实施使用，至今已13年。由于酸度计的测量原理、设备结构已发展成熟，也没有革命性的新技术，所以规程一直没有更新。但随着测量技术的发展，酸度计的品种类别以及使用方法种类也越来越多，检测要求也会越来越高。所以，应根据pH测量技术的发展，及时修订完善计量检定规程，缩短计量检定技术法规的滞后时间，使得计量检定工作能跟上技术发展的趋势。

3.2提升检定人员的专业技术能力

由于酸度计的计量检定过程中存在着很多影响因数，这就要求酸度计计量检定人员具备良好的专业技术能力，能识别检定过程中在设备、环境及标准溶液带来的影响，同时将这些影响因数降到最低，提高检定工作的有效性和可靠性。

3.3加强酸度计的自检校正

国家检定规程要求酸度计的检定周期为1年，而使用酸度计检测溶液pH值工作量大面广，很多酸度计的使用频率都非常高，设备的过高或过少使用都会造成设备老化加快（例如玻璃电极的老化），造成设备在使用过程中慢慢出现偏差，这种偏差是很难被发现的。所以建议实验室在做好酸度计的维护保养之余，定期进行酸度计自检校正，发现问题立刻送法定计量检定机构进行检定，确保酸度计的准确可靠，保证pH值检测的有效性。

结束语：

总之，酸度计种类繁多，型号规格各不同，各酸度计使用方法不同。我们在检定过程中要细心区分这些不同，熟练掌握各种型号的酸度计的使用方法和检定方法，而不是简单地认为酸度计的计量检定工作是千篇一律的重复性工作

参考文献：

[1]酸度计及检定中应注意的问题[J].郭志芬.计量与测试技术.2016(03)

[2]酸度计检定仪的研制[D].张雯.电子科技大学2009

[3]酸度计计量检定过程中存在的问题及处理办法分析[J].巩继伟.中国新通信.2016(07)

[4]酸度计计量检定中的问题及对策[J].桂宁.现代国企研究.2017(08)