水质检测PPT课件
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非金属和气体也能在 溶液中产生电极电位， 如氢电极电位为
电极电位
1
EE0R nFTLnMn EE0RFTLnH
结论：电极电位的值无法由实验直接测定，只能通过测定 两个电极之间的电位差来相对测量，氢电极的标准为 “零”，其他电极的标准电位都是以氢标准电位为基准的 相对值。
*
壹
pH 值 检 测 仪 表
检
测
电极 表达式：
E E 2 E 1 (E 0 C u— E 0 Z n) 2 R F { l[T C n2 ]— ul[Z n2 ]n}仪表
可见，原电池的电动势E是离子浓度的函数 8
第12章
pH值测量原理
3*
将两个氢电极分别插入两种氢离子的溶液中组成一个原电池，电
动势可简化为
EpH
上式表明，由两个氢电极所构成的上述原电池的电动势与 待测溶液的pH值成正比。在工业测量中，通常用其他电极代替上 述原电池中的氢电极，并以其中一个电极作为基准电极，士气电 极电位恒定不变；而另一个电极的电极电位是被测溶液pH值得函 数，通过测量该原电池的电动势，即可获知待测溶液的pH值。
式中 a——氢离子浓度。 pH值反映溶液的酸碱性，是衡量水质的基本标准之一。
4
第12章
pH值检测原理
在工业生产过程中常用电位测量pH值，
工业pH值计由发信和检测两部分组成。
0*
壹
发信部分是一个电化学传感器，主要组成是参比电极和指
示电极。当待测溶液流经发射部分时，真电极和待测溶液形成 一个化学电池，在两电极间所产生的电动势大小与待测溶液的 pH值成确定的函数关系。待测溶液的pH值是通过转换成原电池 的电动势直接测量的。
pH
值 检 测 仪
表
因此，下面我们先了解一下电极电位和原电池的电动势 等基本概念。
5
第12章
电极电位
1*
依据电化学理论，当电极与溶液接触时，由于游离电荷或
壹
偶极子在其接触面上的重新排布而产生所谓的双电层现象，其结果
是在电极与溶液的界面间形成一个相应的电位差，称之为电极电位。
电极电位的大小可用奈斯特 （Nernst）方程式表示，即
EE0
RTLna氧化态 nF a还原态
式中：
E——电极的电位；
E0——电极的标准电位； R——气体常数（8.315J/K）；
F——法拉利常数；
T——溶液的热力学温度；
n——电极反应中传递的电子数；
a氧化态——氧化态离子的活度； a还原态——还原态离子的活度。
pH 值 检 测 仪 表
6
第12章
金属离子的电极 电位的通式为
溶 解
解于液体中的气相氧的浓度或分压。
氧
检
测
仪
表
16
第12章
溶解氧测量原理
1*
工业过程测量中，大多数采用电化学传感器来测定溶液中
7
第12章
原电池的电动势
2*
将两个电极分别插入具有同名离子的溶液中，并在两
壹
种溶液中间用薄膜隔开，可构成——化学院电池
将锌棒插入 ZnSO4溶液， 将铜棒插入 CuSO4溶液， 两者之间 用隔膜隔开
电极 反应式：
Z n C2 u Z2 n Cu pH
电极 表达式：
值
Zn|ZnSO4||CuSO4|Cu
壹
pH 值 检 测 仪 表
9
第12章
pH值测量方法
pH值得测量方法由玻璃电极法、比色法、锑电极法 等，通常在线测量中普遍使用——玻璃电极法
1
玻璃电极法
参 比 电 极
指 示 电 极
原理：用两个电极插在被测溶液中，其中一
个是指示电极，它的输出电位随被测溶液中的氢
离子活度变化而变化；另一个是参比电极，其电
壹
1）仪表的输入阻抗：电极内阻约几百兆欧，微小电流流过指示电极就会
引起显著的电压降。
2）仪表输入电流：仪表输入电流是由仪表输入端电子器件的泄漏电流所 pH
产生的。
值
检
3）仪表的稳定性：仪表的稳定性是一项综合性指标，温度对元件器件的 测
影响，电源引起的波动、 仪表的抗干扰性等都将影响仪表的稳定性
仪
表
4）仪表的测量范围及分辨率：目前使用的pH仪表测量大体为0~14pH单位，
pH 值 检 测 仪 表
11
第12章
pH值测量方法
2 pH值测量仪表的构造与性能
4*
壹
根据pH测量系统的基本构成，结合pH测量仪表的适用场所、对象、 条件等，pH测量仪表有移动式（携带式）和固定式（固定放置连续测定 式）等形式。
检测部分的构造特性是： （1）使参比电极内部液体补充次数要少； （2）尽量减少和防止电极部分的污染。 对于前者，已经研制出在参比电极液体接触面液体之间电位差小而
（1）工业在线对pH测量仪表的基本要求： 1）计量特性：要求有高输入阻抗、低输入电流、高稳定性、低漂移、
pH 值 检
低显示误差；
测
2）调节特性：要求有零点调节、斜率调节、温度补偿调节和等电位 仪
点调节。
表
3）使用特性：要求有pH显示、信号隔离和电流或电压信号输出。
13
第12章
pH值测量方法
4*
（2）pH测量仪表的主要技术指标：
水工艺仪表与控制——
仪表
第12章
LOGO
1
第12章 提 要
*
1 pH值检测仪表 2 溶解氧检测仪表
2
第12章
*
1pH 值 检 测 仪 表
3
第12章 引 言
*
溶液的酸碱度可用离子浓度来表示，由于氢离子浓度的绝对值很小 ，所以常常将溶液中的氢离子浓度，取以10为底的负对数，定义为pH值， 即
pH-lga
分辨率大都是0.01pH。
14
第12章
*
2 溶解氧检测仪表
15
第12章 本章概念
0*Leabharlann Baidu
贰
溶解氧是指水中溶解的分子状态氧。在化学方面，溶解
氧是一种氧化剂，在生物化学方面是水生生物呼吸不可缺少的
成分；在活性污泥法污水处理工艺中，溶解氧测定还是保证处
理工艺正常进行的主要控制参数。溶解氧测量的任务是测定溶
位不变。上述两个电极在溶液中构成一个原电池，
其电动势为
EE DpH
4*
壹
pH
pH仪器
值
检
测
仪
表
10
第12章
pH值测量方法
1
玻璃电极法
4*
壹
因此，在已知E*和D的情况下，则只要准确的测量两个电极 间的电动势E，就可以测得溶液的pH值。
工业在线检测pH值大都使用——复合pH电极，因为它便于 安装、标定与使用。
使内部液体流量少的结构。 对于后者，则已制造出易于保养的轻量化的以及安装有自动电极清
洗器的检测部分。
pH 值 检 测 仪 表
12
第12章
pH值测量方法
4*
2 pH 值 在 线 测 量 仪 表
壹
pH值在线测量仪表包括pH测量仪表和pH变送器。两者在功能或结 构上的主要区别在于是否需要信号隔离与远传作用。
电极电位
1
EE0R nFTLnMn EE0RFTLnH
结论：电极电位的值无法由实验直接测定，只能通过测定 两个电极之间的电位差来相对测量，氢电极的标准为 “零”，其他电极的标准电位都是以氢标准电位为基准的 相对值。
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壹
pH 值 检 测 仪 表
检
测
电极 表达式：
E E 2 E 1 (E 0 C u— E 0 Z n) 2 R F { l[T C n2 ]— ul[Z n2 ]n}仪表
可见，原电池的电动势E是离子浓度的函数 8
第12章
pH值测量原理
3*
将两个氢电极分别插入两种氢离子的溶液中组成一个原电池，电
动势可简化为
EpH
上式表明，由两个氢电极所构成的上述原电池的电动势与 待测溶液的pH值成正比。在工业测量中，通常用其他电极代替上 述原电池中的氢电极，并以其中一个电极作为基准电极，士气电 极电位恒定不变；而另一个电极的电极电位是被测溶液pH值得函 数，通过测量该原电池的电动势，即可获知待测溶液的pH值。
式中 a——氢离子浓度。 pH值反映溶液的酸碱性，是衡量水质的基本标准之一。
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第12章
pH值检测原理
在工业生产过程中常用电位测量pH值，
工业pH值计由发信和检测两部分组成。
0*
壹
发信部分是一个电化学传感器，主要组成是参比电极和指
示电极。当待测溶液流经发射部分时，真电极和待测溶液形成 一个化学电池，在两电极间所产生的电动势大小与待测溶液的 pH值成确定的函数关系。待测溶液的pH值是通过转换成原电池 的电动势直接测量的。
pH
值 检 测 仪
表
因此，下面我们先了解一下电极电位和原电池的电动势 等基本概念。
5
第12章
电极电位
1*
依据电化学理论，当电极与溶液接触时，由于游离电荷或
壹
偶极子在其接触面上的重新排布而产生所谓的双电层现象，其结果
是在电极与溶液的界面间形成一个相应的电位差，称之为电极电位。
电极电位的大小可用奈斯特 （Nernst）方程式表示，即
EE0
RTLna氧化态 nF a还原态
式中：
E——电极的电位；
E0——电极的标准电位； R——气体常数（8.315J/K）；
F——法拉利常数；
T——溶液的热力学温度；
n——电极反应中传递的电子数；
a氧化态——氧化态离子的活度； a还原态——还原态离子的活度。
pH 值 检 测 仪 表
6
第12章
金属离子的电极 电位的通式为
溶 解
解于液体中的气相氧的浓度或分压。
氧
检
测
仪
表
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第12章
溶解氧测量原理
1*
工业过程测量中，大多数采用电化学传感器来测定溶液中
7
第12章
原电池的电动势
2*
将两个电极分别插入具有同名离子的溶液中，并在两
壹
种溶液中间用薄膜隔开，可构成——化学院电池
将锌棒插入 ZnSO4溶液， 将铜棒插入 CuSO4溶液， 两者之间 用隔膜隔开
电极 反应式：
Z n C2 u Z2 n Cu pH
电极 表达式：
值
Zn|ZnSO4||CuSO4|Cu
壹
pH 值 检 测 仪 表
9
第12章
pH值测量方法
pH值得测量方法由玻璃电极法、比色法、锑电极法 等，通常在线测量中普遍使用——玻璃电极法
1
玻璃电极法
参 比 电 极
指 示 电 极
原理：用两个电极插在被测溶液中，其中一
个是指示电极，它的输出电位随被测溶液中的氢
离子活度变化而变化；另一个是参比电极，其电
壹
1）仪表的输入阻抗：电极内阻约几百兆欧，微小电流流过指示电极就会
引起显著的电压降。
2）仪表输入电流：仪表输入电流是由仪表输入端电子器件的泄漏电流所 pH
产生的。
值
检
3）仪表的稳定性：仪表的稳定性是一项综合性指标，温度对元件器件的 测
影响，电源引起的波动、 仪表的抗干扰性等都将影响仪表的稳定性
仪
表
4）仪表的测量范围及分辨率：目前使用的pH仪表测量大体为0~14pH单位，
pH 值 检 测 仪 表
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第12章
pH值测量方法
2 pH值测量仪表的构造与性能
4*
壹
根据pH测量系统的基本构成，结合pH测量仪表的适用场所、对象、 条件等，pH测量仪表有移动式（携带式）和固定式（固定放置连续测定 式）等形式。
检测部分的构造特性是： （1）使参比电极内部液体补充次数要少； （2）尽量减少和防止电极部分的污染。 对于前者，已经研制出在参比电极液体接触面液体之间电位差小而
（1）工业在线对pH测量仪表的基本要求： 1）计量特性：要求有高输入阻抗、低输入电流、高稳定性、低漂移、
pH 值 检
低显示误差；
测
2）调节特性：要求有零点调节、斜率调节、温度补偿调节和等电位 仪
点调节。
表
3）使用特性：要求有pH显示、信号隔离和电流或电压信号输出。
13
第12章
pH值测量方法
4*
（2）pH测量仪表的主要技术指标：
水工艺仪表与控制——
仪表
第12章
LOGO
1
第12章 提 要
*
1 pH值检测仪表 2 溶解氧检测仪表
2
第12章
*
1pH 值 检 测 仪 表
3
第12章 引 言
*
溶液的酸碱度可用离子浓度来表示，由于氢离子浓度的绝对值很小 ，所以常常将溶液中的氢离子浓度，取以10为底的负对数，定义为pH值， 即
pH-lga
分辨率大都是0.01pH。
14
第12章
*
2 溶解氧检测仪表
15
第12章 本章概念
0*Leabharlann Baidu
贰
溶解氧是指水中溶解的分子状态氧。在化学方面，溶解
氧是一种氧化剂，在生物化学方面是水生生物呼吸不可缺少的
成分；在活性污泥法污水处理工艺中，溶解氧测定还是保证处
理工艺正常进行的主要控制参数。溶解氧测量的任务是测定溶
位不变。上述两个电极在溶液中构成一个原电池，
其电动势为
EE DpH
4*
壹
pH
pH仪器
值
检
测
仪
表
10
第12章
pH值测量方法
1
玻璃电极法
4*
壹
因此，在已知E*和D的情况下，则只要准确的测量两个电极 间的电动势E，就可以测得溶液的pH值。
工业在线检测pH值大都使用——复合pH电极，因为它便于 安装、标定与使用。
使内部液体流量少的结构。 对于后者，则已制造出易于保养的轻量化的以及安装有自动电极清
洗器的检测部分。
pH 值 检 测 仪 表
12
第12章
pH值测量方法
4*
2 pH 值 在 线 测 量 仪 表
壹
pH值在线测量仪表包括pH测量仪表和pH变送器。两者在功能或结 构上的主要区别在于是否需要信号隔离与远传作用。