使用pH meter來檢測超純水會有什麼樣的問題!

當使用一般的pH meter來檢測超純水時,其讀值是 非常不穩定的,原因如下:

1.一般pH meter的原理設計是針對使用在高離子強度 (High ionic strength) 的溶液中,相對的,超純水卻是離子強度極低 (Ultra-low ionic strength) 的溶液。

 

  1. 實際上,市面上確實有低離子強度溶液專用的電極及高靈敏度的主機(但價格很高),如果不是使用這類型儀器,偵測超純水的pH時, 讀值就會亂跳,十分難以確認。
  2. 所以當使用一般的pH meter來檢測超純水時,其讀值是非常不穩定的,並且以檢測讀值的趨勢來看,分偏高或偏低兩種,如果遇到偏低的情況,則是因為二氧化碳溶入的原因,偏低是正常的,並且如果持續觀察的話,會發現pH會持續下降至最低4.5左右。
  3. 但如果所測到的超純水pH為不合理的偏高時(多為在9~11左右),就可能是有關pH電極的問題。
  4. 常識來說,電極是需要定期保養的,否則會造成電極上鹽橋(同義字: salt bridge /diaphragm / junction)的阻塞,也會造成應有功能的喪失,使檢測低離子強度的超出水時更加不穩定。
  5. 鹽橋乃使用疏鬆多孔的陶磁或鐵弗龍材質做成,主要是做為電極內外陰陽離子平衡所用,但因缺乏定期清潔,在低離子強度的溶液下,如果遇到上述的偏高情況,可以加入一小匙中性鹽(Neutral salt  1g KCl /100ml)以提高離子在鹽橋上的擴散能力,在大部份的情況下,pH值會在幾秒之內會掉到7以下。
  6. 理論上,中性的KCl不會改變pH的, pH所以會被中性鹽的加入而改變,只是因為受到離子強度的改變而已,所以如果偵測超純水而測到高pH的情況,可能只是假象而已。

結論:

  1. 一般實驗室的pH meter常出現的問題如下: (a) pH標準液過期及重複使用. (b)電極不用時,未浸泡在3M的KCl溶液中. (c) 未常更換電極內的參考電極溶液 (d) 未定期清潔電極 (e) 電極的清潔方法不對.
  2. 如果, pH讀值偏鹼,表示可能是電極出了問題(電極膜污染或老化、鹽橋阻塞、參考液污染等),如果要測超純水的pH,等同於讓pH meter在極限條件下工作,對pH meter的工作能力是極具挑戰的。

 

  1. 我們不建議使用pH meter來証明水質的好壞,因為牽扯的因素太多了,所以以不接觸空氣的(On-line)方式,檢測超純水的導電度,是最準確並最穩定的做法,但技術層次要求更高。

參考資料

elga labwater