1、PXS215型离子活度计利用说明书一、概述二、要紧技术性能三、仪器的结构四、仪器调剂器利用说明五、仪器的短路检查方式六、仪器的利用方式七、仪器附件八、仪器的保护及注意事项九、仪器的测量各类参数的方式十、附表一、二一、概述是一台41/2位十进制数字显示的高精度离子活度计(以下简称仪器)，它能够与各类离子选择性电极配用，精准地测量电极在水溶液中产生的电池电动势。仪器可直读溶液中离子活度的负对数（pX）值，亦可作周密pH计，高阻抗毫伏计等利用。 仪器与各类离子选择性电极配套利用，依照能斯特公式在不同条件下的应用，能够进行直接电位法(有计算法、标准曲线法、离子计法、标准添加法、多次添加法等)来测量水溶
2、液中的离子浓度，这些方式和原理第十一章有详细说明。 仪器有溶液温度补偿器，斜率校准器，定位调剂器和等 电位调剂器，能够对各类不同的溶液温度和各类电极不同的斜率进行补偿，同时还有记录输出，可与记录仪联用。 成套仪器附多种要紧离子选择性电极和电磁搅拌器等附件。 本仪器分辨率为(mV档)和(pX1,2二档)，仪器可配用一价或二价阳离子或阴离子选择电极。二、要紧技术性能1测量范围： mV： (0mV,0)mV pX1 (0pX pX2 (0pX2电子单元大体误差：mV： %(FS)1个字 pX1 1个字 pX2 3. 分辨率： mV： mV pX 4电子单元温度补偿范围及误差： (0100)(最小分度
3、值)不超过1个字5斜率调剂范围： pX1、pX2：(80100)2小格6电子单元输入电流：110-12A7. 电子单元输入阻抗：310128. 等电位调剂范围：pX9电子单元重复性误差：pX： mV：10. 电子单元稳固性：3h1个字11仪器大体误差：1个字12仪重视复性误差：13仪器利用环境条件(1)环境温度：(1535)(2)相对湿度：80%(3)电源电压：(22022)V频率(501)Hz14功耗：8VA15尺寸：300mm256mm110mm16. 重量：三、仪器的结构事实上是一台高输入阻抗直流电位测量仪器，或依照测量定的电位值用计算或作图的方式求出溶液的离子量；或利用标准溶液调剂仪器
4、中功能调剂器(斜率校准器、温度补偿器、定位调剂器和等电位调剂器等)校准仪器，直接读出被测溶液的离子活度。本仪器由阻抗转换放大器，显示器，斜率校准器、温度补偿器，定位调剂器和等 电位调剂器组成其结构方框见图1所示。 图一、仪器结构方框图1阻抗转换放大器：本仪器的阻抗转换放大器是一个高输入阻抗，深度负反馈的直流放大器。本放大器的输入阻抗31012，温漂为30V/。2显示器： 本仪器的数字显示器是应用双积分原理，别离通过对被测电压和基准电压的二次积分，将输入的被测电压转换成其平均值成比例的时刻距离。用计数器测出那个时刻距离内的钟脉数量即可取得被测电压的数值。 显示器采纳单片41/2位A/D转换器及其
5、外围电路组成，线路简单，大大减少元器件数量，提高了显示器的靠得住性，便于大量生产。3稳压电源：共有二组：一组是5V供给数字电路； 另一组是12V供给模拟电路。稳压电源采纳集成稳压器件，稳固度优于，电源利用良好的隔离屏蔽措施，以避免电源干扰。四、仪器调剂器利用说明1前面板： 1 2 3 4 PXS215 8 7 6 5 图二 1数字显示器-41/2位LED，极性、pX、mV符号。 2温度调剂器-(0100)手动调剂。 3定位调剂器-抵消起始电位，在mV档时，无作用。 4等电位器调剂器-与后面板等电位开关配合利用。 5斜率调剂器-调剂电极功能斜率或电极系数用，在测量mV档时无作用。 6pX2档-测
6、二价离子时用(按下即可)。 7pX1档-测一价离子时用(按下即可)。 8mV档-测电极电位时(按下即可)。2后面板： 9 10 11 17 18 19 12 15 20 16 13 14 图三、9参比电极端子10测量电极端子11mV测量端子-连接参比电极12接地量端子13极化端子(+) 600mV14极化端子(-)15零点调剂器-调剂仪器零点16极化电压调剂器17等电位开关-测量mV时，置“关”18电源座-交流220V19电源开关20记录输出-1500mV+1500mV五、仪器的短路检查方式1用接续器插入测量电极端子，并和mV端用短路接线相连。按下mV键。2检查读数是不是为，若是不是可用螺丝器
7、调剂15零点调剂器(在后面板)。3按下pX1键。4拨动“等电位器开关“(在后面板)置“关”。5检查显示读数是不是为，而且与“温度”和“等电位pX”旋钮位置无关。6拨动“等电位开关”置“等电位”。7调剂“等电位”旋钮使读数为。8检查“等电位”旋钮刻度应为。9调剂等电位器旋钮使读数为。10检查等电位旋钮刻度应为。11调剂等电位旋钮使读数为。12用导线将mV端子(测量电极端子)与参比电极端子短接。13将“温度”旋钮置25，“斜率”旋钮置100。14逆时针调剂“定位”调剂器。15检查读数在或更小。16顺时针调剂“定位”调剂器。17检查读数在或更大。18调剂“定位”调剂器使读数为。19检查读数应与“温度
8、”旋钮和斜率旋钮的位置无关。20调剂“温度”置20。21调剂“斜率”置100%。22调剂“定位”使显示读数为。23调剂“斜率”旋钮使显示读数为。24检查“斜率”旋钮刻度应为90。六、仪器的利用方式1P(X)的含义： P(X)用以表示各类不同离子的浓度，这同用以表示氢离子浓度的pH值相同，(X)代表被测定的离子的种类。 离子选择性电极所测得的是离子活度(有效浓度)而不是总浓度，离子浓度与活度的关系如下： aifC 式中：ai-离子活度； c-离子浓度； f-活度系数。 因此，正确地说明P(X)并非是(X)的浓度值，面是表示(X)的活度，但在低浓度范围内，活度系数大致为1，因此能够把它看成为离子的
9、浓度。 PX-log aX 低浓度时，a(X)可看成是(X)的mol/L浓度，因此pX是(X)摩尔浓度的对数的倒数，以Na为例，pNa5表示(Na)的浓度是10-5mol/L。2干扰离子： 应用离子电极作测量按时，必需考虑干扰离问题，在测定pH值时，只有H+的活度是被测得的，可是对其它离子选择电极，除测试离子对象外，有一些不需要测量的离子也会阻碍电极测量值，因此造成测定的误差，这些干扰离子的干扰程度用选择系数来表示，因此在测按时必需考虑干扰离子的种类和它们的选择系数。 如被测试对象的浓度为X2，同它共存的离子为X1，二者的电势别离为E 2和E1，那么选择数能够用以下议程式来表示： X1 E1E
10、 2=-log K- NF X2 上列式中的K即称为选择系数，这确实是，如选择系数为103时这表示共存离子乘上103时，将同测试对象为1时在显示器上显示一样的反映，也确实是它的阻碍是轻微的。3仪器连接：仪器的电源为220V，50Hz交流电源。4校准步骤：(1)接通电源，按上8mV按键。(2)调剂5斜率调剂器在100%。(3)调剂15零点调剂器使显示读数为。(4)将2温度调剂器指示在所需要的溶液温度。按下pX键后开启等 电位开关，调节等电位电位器值为实际值，例如，pH电极一样为。 (5) 电极安装： 将利用的离子电极和参比电极安装在电极夹子上，当测定电极电位(mV值)时，离子电极接10电极插口，
11、参比电极接11mV端子； 当测定pX1或pX2时，离子电极仍接10电极插口，参比电极接9参比电极端子； 参比电极能够按需要选择单盐桥或双盐桥式。第二盐桥能够采纳硫酸钾或硝酸钾溶液。参比电极在利历时应将上面的小橡皮塞及下端橡皮套取下，以维持溶液渗透，不历时仍套上。 搅拌器上放好测量杯，被测液最多不超过杯子的2/3，杯内放搅拌棒。(6)开启搅拌器电源开关，调剂搅拌转速至适当位置，杯内放已知标准溶液进行搅拌。(7)将电极用蒸馏水清洗，再用已知标准溶液冲洗，然后将电极头部浸入离子强度调剂剂溶液内。(8)按下pX按钮(如测量电极为一价那么按下7pX按键，如测量电极为二价那么按下6pX2按键)。(9)调剂
12、定位使读数显示为已知标准溶液的pX值。5测量步骤：(1) 将电极用蒸馏水清洗，再用被测液冲洗。(2) 将需要测量的溶液放入测量杯内，加入离子强度调剂剂使达到所需的pH值，开动搅拌器充分搅拌。(3)读出所显示的数值。七、仪器附件1231型玻璃电极 (01) 1支2232型甘汞电极 1支3217型盐桥甘汞电极 1支4电极夹子 1只5pH4、7、9 各5小袋详见装箱单八、仪器的保护及注意事项 仪器必需专门好的保护，以保证长期工作，由于仪器采纳晶体管集成电路，能够长期利用，可是仪器是高阻抗输入，因此还需注意保护。1仪器的输入端(即10插孔)必需维持清洁，在环境温度较高的场所利历时，应把电极插头用干净布
13、擦干。2测量电极灵敏膜部份维持清洁，勿使沾污。在利用前必需先浸入指定的溶液使其活化。3仪器测量时如发觉显示读数溢出时，测量部份断路或电势太高，超越规定值，应关机检测测量部份，是不是有气泡、断线等 现象。4当测量pX时，定位调剂器调剂不到溶液规定的pX值，即说明测量电极零电位相差太大，现在必需在参比电极接线端串接一只电位差计，以抵消此电势，再进行测量。5在调剂斜率调剂器时，必需已知电极的斜率。如电极斜率不明白，那么需配制二只已知标准溶液，高低pX相差在3pX以上，用一只已知低pX标准溶液定位，然后测量一中pX标准溶液用斜率调剂器调剂到要求的pX值，如此反复数次，斜率调剂器刻度上的值即为该电极的斜
14、率百分值。 九、仪器测量各类参数的方式等电位pH的概念，和调整步骤：当被测溶液温度t发生转变时，电极系统产生的信号随之发生转变，其中，包括E的转变。当溶液温度转变时，一支电极的mVpX曲线族有一个交点，这一点称之为等电位点，如图四所示。关于H+而言它所对应的值称为等电位的pH或pHiso。当溶液的pH值为pHiso时，不管在什么温度下，电极系统产生的电位老是相同的。若是标准溶液和被测溶液的温度相同，不必进行等电位补偿，直接将仪器的温度补偿钮拨置相应的位置即可。因为这时电极在标准溶液和等测溶液中的E值相同，经温度补偿后，电极在标准溶液和待测溶液中待性曲线的斜率和电位轴上截距相同，两条曲线完全重合
15、，达到了补偿的目的。 E(mV) t4 t3 t2 t1 E01 E02 E03 E04 pXo pX图四、离子选择性电极的等电位点当标准溶液的温度和被测溶液的温度不相同时，就必需进行等电位补偿，因为这时电极在标准溶液和待测溶液中E是不相等的如仅进行温度补偿，那么电极在标准溶液和待测溶液中的两支特性曲线的斜率是相同的，但它们在电位轴上截距不同，两支曲线不重合，就不可能用标准溶液来中意地校正待测液，达不到测量标准化的目的，而产生所谓截距误差。从数学上讲，等电位补偿确实是将mV-pH曲线作坐标变换，即将mV(电位)轴、pH(浓度)轴平移而相交于等电位点这一点。从此为原点、再进行温度补偿(即改变直线
16、的斜率)，那么不管在标准溶液中仍是在待测溶液中，电极的特性曲线都相一致，达到补偿的目的。在温度T和TT，对选用的电极回路的实际等电位pH点与pH计的零点不重合，那么在电计上读出的只是其中一个温度时的pH值，即调剂定位时的温度，能够用下述的方式找出测定适当的pH误差和等电位pH误差之间的相关性：把pH计的零点调到一个设定的值，称作预置等电位pH值，它与真实等电位pH值的不同在于二者的差值pHiso关系到定位调剂时的T温度和测量时的温度TT，在利用温度为TT的缓冲液时，将会取得一个pH的读数误差pH，用求pHiso的公式(11-1)能够修正pH计的零点。pHiso-pH(TT)/ T(11-1)式
17、中：pHpH读数值一标称pH值。 pHiso真实等电位pH值一预置等电位pH。 等电位pH点的调整步骤。 需要三种缓冲液。 . 缓冲液的温度为T，pH值接近于等电位pH值。. pH值与缓冲液I相差至少1以上。温度为T的缓冲液。. 温度为TT的缓冲液(真实pH值)。顺序：1温度补偿钮置T，斜率钮置100%。2等电位pH钮置于缓冲液I的值。3把电极接上仪器并浸于缓冲液I中。4调剂定位钮使仪器读数为缓冲液I的pH值。5移去缓冲液I，清洗电极并擦干，利用缓冲液。6调剂斜率钮，使pH计的读数为缓冲液的值。7移去缓冲液，清洗电极并擦干，利用缓冲液。8调剂温度补偿钮到缓冲液的TT。9读取pH值，即读数值。1
18、0.计算pHpH读数值真实pH值。11.计算pHiso-pH(TT)/ T。12.计算真实等电位pH值pHiso预置等电位pH值。13.置等电位pH钮到真实等电位pH值。14调剂定位旋钮使仪器的读数为缓冲液的值。至此能够以为所利用电极的等电位pH点已调好，该电极可借助仪器的温度补偿钮测试0100中任意一点温度的溶液的pH值。 离子选择性电极的测量： 电极电位仪和离子计的研制，要紧依据电化学理论中的能斯特方程。 RT ExE-lnax (11-2) ZxF 其中：Ex=平稳电极电位； E标准电极电位； R气体常数、K-1、mol-1)； T热力学温度t)； F法拉第常数104Cmol-1)； Z
19、x某种离子的电荷数。 Z对应阳离子是正，对应负阴离子是负。 Ln自然对数。 ax某种离子的活度。 那个方程规定了电极电位Ex和对应的离子活度ax间的关系。代入各个恒量的具体数值，那么对一价离子ExE；对二价离子ExE。十、一号对应阴、阳离子。当溶液中总离子强度维持不变时，式(11-2)可变成： ExE-lgfxCxE-lgCx (11-3) ZxF ZxF 电极电位仪的功能是通过电极电位Ex的测量，由计算式图解得知Cx(或aX、pX)的大小。离子计的功能是测出Ex的值以后，仪器能直接指示出溶液的pX值。在维持被测体系和标准溶液的总离子强度不变的情形下，可直接指示出浓度Cx的大小。 仪器的操作：
20、测量顺序：1把电极固定在电极架上，并把电极引线连在pXS-215型适当 的端子上，指示电极插于高阻端，参比电极连到pH测量端。2在电极架上调整电极的高度，使其不碰烧杯的底部。3用缓冲溶液调整电极的斜率和定位。 在用电极测量溶液的pH值前，必需用标准溶液(缓冲溶液)来调整pH计，使其的pH读数与每支电极的各类特性相关，在pXS215上利用定位调剂钮(用以平稳mVpH曲线)和斜率调剂钮(补偿电极的灵敏度)来达到的。 一点调整法： 假设玻璃电极的灵敏度在理论值的98-100之间，那么就只用一个pH缓冲溶液，调剂定位钮到标准溶液的pH值，以后就能够够测量溶液的pH值，其精度大约2(斜率置于100)。二
21、点调整法： 玻璃电极经利用或寄存了一段时刻以后，灵敏膜会老化，利用仪器的斜率钮可保证测量的高精度，如此就要用二个pH标准(缓冲液)溶液来对仪器进行标定，所选的第一缓冲液的pH值必需在10pH之间，如此的标定每一个月至少要作一次，所利用的两个缓冲液必需是同一，置温度补偿钮于溶液温度。 把电极浸入第一个缓冲液中，调剂定位钮仪器的读数为标准液的pH值，移去缓冲溶液I，清洗电极并擦干。把电极浸入缓冲溶液中，调剂斜率钮使仪器的读数为缓冲溶液的pH值。如此就把仪器调整好，使仪器能够适应该电极的特性。记下斜率钮上的指针位置，以便再次利历时能够把钮调在适当的位置。(以上步骤必需在调好电极的等电位pH点以后执行
22、，或要使标定仪器的缓冲溶液和被测溶液的温度相等)。4清洗电极并擦干，浸于被测溶液中，并搅动溶液待数字稳固后读取pH值。5利用以后要按电极说明书的要求寄存电极。用离子选择电极测量：1pX的测量按序(以一价离子、pX1为例)把仪器后面板上的等电位pH开关置于关。11标准溶液的制备和电极斜率校准：a.制备相差一个数量级的两种标准溶液A和B，使A的浓度比预期样品液的浓度低，B的浓度比预期样品的浓度高。在A、B溶液中别离加入等量的离子强度调剂剂，加离子强度调剂剂的目的是操纵校准溶液和被测溶液的离子强度剂与pH适当的值。离子强度调剂剂亦称为离子强度缓冲剂，经常使用TIABI表示，关于各类不同的离子其TIA
23、BI不相同，因此用户在测量不同离子浓度时，应该依照被测对象实际情形，选择适合的离子强度调剂剂。因为实际利用情形较为复杂，说明书中无法详细列出，请用户依如实际情形，查阅有关离子选择性电极专业书籍或文献。b.电极的斜率校准方式有两种。.按下pX1开关，将清洗擦干的电极放入标液A中，调定位，使仪器的读数为A溶液标称值，掏出电极清洗、擦干，放入标液B中，调剂温度补偿钮的数值与标准溶液的温度一致，再调斜率钮，使显示器上的数值为标液B标称值。.按下mV开关，直接测量一个级差的两种标液之间的电位差，那个mV/数量级确实是电极的实际斜率。按电极的实际斜率，调剂温度补偿钮为电极实际斜率相应的数值(如斜率调温度补
24、偿钮到21)。1.2测量：将电极清洗、擦干，放入已加入离子强度调剂剂标准溶液A中(若是样品液温度与标准溶液温度不一致时。应增加或减小温度补偿钮上的数值与实际斜率相一致)，调定位钮，使仪器的显示值为pX A值，(其符号应与正、负离子相反)，然后将电极清洗、擦干、浸于已加入离子强度调剂剂样品中，稳固后，读取仪器的数字即为样品液的pX值(其极性应与被测阴、阳离子相反，如阳离子为一阴离子为)，测二价离子时按上pX2开关，操作步骤与测一价离子相同。2用mV档测量：离子选择电极电位E与离子活度a有和关系，一样以能斯特方程简单形式表示，它是离子选择电极分析法的基础。 EESlga (11-4)对阳离子，S取
25、正，对阴离子S取负。要测定电极电位，需选用一个电位恒定的参比电极，由它和离子选择电极组成的电池电动势来确信。在离子强度一按时，式21中能以浓度C代替活度a，于是E就成为多个常数，如参比电极，液接电位，不对称电位，活度系数和游离的离子分数和的对数值的总和。离子选择电极分析中经常使用的有直接测定法、加入法等。2.1直接测定法：直接测定法是简单的方式，样品溶液通过一次电位测量，与溶液进行比较来确信待测物质的，因此又称为标准比较法，依如实际操作又可分为标准曲线法和计算法。2.1.1标准曲线法： 置电极在系列的标准溶液中，测定电极电位，标准溶液应包括估量的样品溶液的活度(浓度)。然后测量样品溶液的电极电
26、位，由绘制在半对数坐标纸上的标准溶液的活度(浓度)(对数轴)与相应的电极电位的标准曲线上，求及样品溶液的活度(浓度)的方式，称为标准曲线法，或称校准曲线法。 标准曲线法能画出多个数量级的活度(浓度)，便于测量浓度转变宽的大量样品。它也是衡量电极性能，响应特性的指标。 为了使标准溶液和样品溶液测量中的E和液接电位尽可能不变，标准溶液的组分和样品溶液的组分要力求一致，组成愈接近，误差愈小。计算法： 要分析的样品数不多时，为幸免绘制标准曲线的麻烦，可采纳计算法。电极斜率已知的用单标准比较法，斜率未知的用双标准比较法。采纳计算的前提是标准液的样品液中的待检离子浓度均需在电极响应的线性范围内。 单标准比
27、较法是由测量一个标准溶液Cs和样品溶液Cx的相应电位Es和Ex来计算。 EsESlgCs(11-5)ExESlgCx(11-6) E因此：CxCs10-(11-7) S 式中：关于阳离子电极，EEs-Ex；关于阴离子电极EEx-Es。双标准比较法犹如电极校正法，由测量二个标准溶液Cs1和Cs2与样品溶液Cx的相应电位ES1、ES2和Ex来计算的。由两 个标准溶液可量斜率： Es2- Es1 EsS- (11-8) lg(Cs2/Cs1) lg(Cs2/Cs1)将S代入式(2-4)中，可得： E Cs2lgCx-lg-lg Cs1 (11-9) Es Cs1式中：EExEs1为了取得较准确的结果
28、，便于计算和减小测量时E的液接电位和电极斜率非线性转变等引发的误差。在实际工作中，应尽可能与待测溶液的组分相近的标准溶液，并常常使两个标准溶液的浓度成倍数，即；Cs1Cx(2Cs1Cs2)。如此式(26)成为： Ex-Es1LgCx-lg2lgCs1 (11-10) Es2-Es12-2加入法： 加入法包括一系列的方式，依照加入的种类分为标准加入法和样品加入法：依照加入的次数分为一次加入法和多次(持续)加入法。2.2.1一次标准加入法(已知添加法)：将已知量的标准加入到定量的液样中，由电极电位的转变确信液样中待测离子的浓度。依照加入的标准与待检离子的作用又可分为已知增量法和已知减量法。一次标准加入法为二次测量。先在体积为Vx，浓度为Cx的样品溶液中测得电位E1，再在样品溶液中加入体积为Vs，浓度为Cs的标准溶液，测量得电位E2。由电位差 E算得样品液中待检离子的浓度。1.已知增量法：EESlg(Cxf) (2-11a)由于加入了待检离子的标准溶液，因此： CxVxCsVsE2ESlg(f-) (11-11) VxVs 式中：f为活度系数；为待测物总浓度中游离离子的分数。和f为上述概念在加入标准溶液后的试液中的值。如令S=S， 和ff,并都为常数，那么后二者可并入E。两次测量的电位差E由式(2-8a)和式(2-8b)相减取得。 VxC
