使用一般的pH meter來測純水或超純水會有哪些問題?

使用一般的pH meter來測超純水,其讀值是非常不穩定的,原因如下:

一般pH meter的設計是使用在高離子強度 (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,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(價格很高),如果不是使用這類型儀器,讀值就會亂跳,十分難以確認。

  1. 電極上鹽橋(同義字::salt bridge / diaphragm / junction等)的阻塞,會造成應有功能的喪失,鹽橋多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,所測到的超純水 pH 多為不合理的偏高,多數在 9~11 左右,如果遇到這種狀況,只要加入一小匙中性鹽 (Neutral salt / KCl) 以提高離子在鹽橋上的擴散能力,在大部份的情況下, pH 值會在幾秒之內掉到 7 以下,理論上,中性的 KCl 不會改變 pH 的,改變的,只是離子強度而已,所以,如果測到高 pH 的情況,可能只是假像而已。
  2. 一般實驗室的 pH meter 常出現的問題如下:
  3. (a) pH標準液過期及重複使用
  4. (b)電極不用時,未浸泡在 3M 的 KCl 溶液中
  5. (c)未常更換電極內的參考電極溶液
  6. (d) 未定期清潔電極
  7. (e) 電極的清潔方法不對
  8. 結論
  1. 基本上,檢測超純水的 pH 是無法証明水質好壞,在二氧化碳可影響的pH範圍內 (pH 7→pH 4.5),任何 pH 讀值僅可能能表示二氧化碳溶解及碳酸解離的程度,除此之外,不代表任何意義。
  2. 如果, pH 讀值偏鹼,表示可能是電極出了問題(電極膜汙染或老化,鹽橋阻塞,參考液汙染等),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。
  3. AMZ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,可由實驗及化學計算來証明,18.2 MΩ.cm 的水,其陰/陽離子總量必定低於 1 ppb(請參考附錄2),足堪水質指標了。
  4. 附錄 1
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  5. 附錄 2
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