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使用一般的pH meter来测纯水或超纯水会有哪些问题?

使用一般的pH meter来测超纯水,其读值是非常不稳定的,原因如下:

  1. 一般pH meter的设计是使用在高离子强度 (High ionic strength) 的溶液中,相对的,超纯水却是离子强度极低 (Ultra-low ionic strength) 的溶液,实际上,市面上确实有低离子强度溶液专用的电极及高灵敏度的主机(价格很高),如果不是使用这类型仪器,读值就会乱跳,十分难以确认。
  2. 电极上盐桥(同义字::salt bridge / diaphragm / junction等)的阻塞,会造成应有功能的丧失,盐桥多使用疏松多孔的陶磁或铁弗龙材质做成,主要是做为电极内外阴阳离子平衡所用,但因缺乏定期清洁,在低离子强度的溶液下,所测到的超纯水 pH 多为不合理的偏高,多数在 9~11 左右,如果遇到这种状况,只要加入一小匙中性盐 (Neutral salt / KCl) 以提高离子在盐桥上的扩散能力,在大部份的情况下, pH 值会在几秒之内掉到 7 以下,理论上,中性的 KCl 不会改变 pH 的,改变的,只是离子强度而已,所以,如果测到高 pH 的情况,可能只是假像而已。
  3. 一般实验室的 pH meter 常出现的问题如下: (a) pH标准液过期及重复使用。 (b)电极不用时,未浸泡在 3M 的 KCl 溶液中。 (c)未常更换电极内的参考电极溶液。 (d) 未定期清洁电极。 (e) 电极的清洁方法不对

结论

  1. 基本上,检测超纯水的 pH 是无法証明水质好坏,在二氧化碳可影响的pH范围内 (pH 7→pH 4.5),任何 pH 读值仅可能能表示二氧化碳溶解及碳酸解离的程度,除此之外,不代表任何意义。
  2. 如果, pH 读值偏硷,表示可能是电极出了问题(电极膜污染或老化,盐桥阻塞,参考液污染等),如果要测超纯水的 pH,等同于让 pH meter 在极限条件下工作,对pH meter的工作能力是极具挑战的。
  3. Millipore不建议使用 pH meter 来証明水质的好坏,因为牵扯的因素太多了,所以以不接触空气的(On-line) 方式,检测超纯水的导电度,是最准确并最稳定的做法,可由实验及化学计算来証明,18.2 MΩ.cm 的水,其阴/阳离子总量必定低于 1 ppb(请参考附录2),足堪水质指标了。

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