pH計是適用于精密測量各種介質(zhì)的儀器設(shè)備，主要用來精密測量液體介質(zhì)的pH值。使用pH計測量溶液pH值時需要進行3個主要步驟，分別為儀器安裝、儀器校正和pH測定。

1. 儀器安裝

安裝環(huán)境如下：儀器應(yīng)在干燥、無腐蝕性氣體的環(huán)境中使用，應(yīng)避免高溫及蒸汽；儀器應(yīng)放置在有足夠承受力的水平面上；應(yīng)確保本儀器有良好的接地，以防觸電；儀器使用時周圍應(yīng)無振動存在，否則會影響儀器測量精度；儀器的接口必須保持清潔、干燥，切忌與酸、堿、鹽溶液接觸；儀器可供長期穩(wěn)定使用，測試完樣品后，所用電極應(yīng)清洗后妥善保存；pH計的電子單元使用必須注意電路的保護，在不進行pH值測量時，要將pH計的輸入短路，以避免pH計的損壞。

對于筆試酸度計，電極活化后就可以直接進行測量。對于便攜式pH計，需要將測量電極安裝到相應(yīng)接口。對于實驗室級別pH計，除了進行電極和電源的安裝外，還需要對電極架和電極進行固定。若pH計要實現(xiàn)打印功能和數(shù)據(jù)導(dǎo)出功能，還需要將USB連接線和打印連接線與儀器相應(yīng)端口連接。不同生產(chǎn)廠家的儀器具體操作步驟略有差異，具體請參考儀器使用說明書。

圖1 pH計安裝圖

2. 校正前準(zhǔn)備工作

pH計的校準(zhǔn)主要包括mV零點校準(zhǔn)和電極標(biāo)定。在進行儀器校正之前，需要進行以下準(zhǔn)備工作：

a) 用蒸餾水清洗電極 對于第1次使用的pH電極或長期停用的pH電極，在使用前必須在3mol/L氯化jia溶液中浸泡24h。具體視情況而定，比如雷磁品牌的pH電極在出廠時，pH電極保護瓶中有保護液，正常情況下pH電極可直接使用。

b) 為了保證儀器的高精度測量，建議用戶在開機預(yù)熱0.5h后進行mV零點校正。

注意：為了保護和更好的使用儀器，每次開機前，請檢查儀器后面的電極插口，必須保證它們連接有測量電極或者短路插，否則有可能損壞儀器的高阻器件。儀器不使用時，短路插頭也要接上，以免儀器輸入開路而損壞儀器。

圖2 pH計部件接口圖

c）用蒸餾水清洗后的測量電極，清洗后再用被測溶液清洗一次。然后將測量電極和溫度傳感器浸入被測溶液中，進行溫度補償設(shè)置。若無溫度傳感器接口，可以將溫度計插入被測溶液中后，手動將實際溫度輸入儀器中進行保存。

d）配置標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液 標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液的配置可購買粉劑在實驗室自行進行配置。如果由于條件限制，不方便自己配置標(biāo)準(zhǔn)溶液，也可以直接選購由專業(yè)生產(chǎn)廠商生產(chǎn)、經(jīng)過認證的標(biāo)準(zhǔn)緩沖液。

注意：配制緩沖溶液時，可使用成套pH組沖粉劑（一般每包可配制250mL，具體請查看購買的配置說明），配置溶液所用的去離子水，應(yīng)預(yù)先煮沸15~30min，除去溶解的二氧化碳。在冷卻過程中應(yīng)避免與空氣接觸，以防止二氧化碳的污染。

注意：緩沖溶液配制后，應(yīng)貯存在玻璃瓶或聚乙烯瓶中（堿性pH緩沖液pH=9.18、pH=10.01、pH=12.46等，應(yīng)裝在聚乙烯瓶中），瓶蓋嚴密蓋緊，在低溫環(huán)境5~10℃可保存六個月左右，如發(fā)現(xiàn)有混濁、發(fā)霉或沉淀現(xiàn)象，不能繼續(xù)使用。在高于10℃環(huán)境下配制的緩沖溶液可使用2~3天，對于pH=7.00、pH=6.86、pH=4.00三種溶液使用時間可以稍長一些，對于 pH=9.18和pH=10.01溶液由于吸收空氣中的二氧化碳，其pH值比較容易變化，建議盡快使用。

注意：使用緩沖溶液時，應(yīng)將配制好的緩沖溶液倒入準(zhǔn)備好的50mL聚乙烯小瓶中，并在環(huán)境溫度下放置1~2h，待溫度平衡后再使用。請勿將小瓶中溶液再倒入大瓶中，以免試劑污染。 

3. 儀器mV零點校準(zhǔn)

由于工作電極的電動勢與溶液pH值成正比，在室溫條件下，pH=7時，此時電勢穩(wěn)定在0mV左右，該參數(shù)可作為檢驗儀器穩(wěn)定的一個參考依據(jù)。若儀器具備零點校準(zhǔn)功能，按“設(shè)置"鍵，選擇“確定"鍵，儀器進入校準(zhǔn)mV零點電位模塊，校準(zhǔn)完成后點擊確認保存后即可。若儀器無此功能，用戶可手動將復(fù)合電極放入蒸餾水中進行測試。圖3為室溫條件下，pH值與對應(yīng)的玻璃電極相對于參比電極的輸出電勢的關(guān)系。

圖3 不同pH值下玻璃電極相對于參比電極的輸出電勢

4. 工作電極標(biāo)定

圖5 電極工作曲線

儀器使用前首先要標(biāo)定電極。一般情況下儀器在連續(xù)使用時, 每天要標(biāo)定一次。標(biāo)定電極是為了更精準(zhǔn)的測量，因為pH電極在使用一段時間后，由于電極老化和污染程度的不同，導(dǎo)致電極斜率、零點不同，需要使用標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液重新標(biāo)定。pH電極標(biāo)定校準(zhǔn)次數(shù)取決于樣品性質(zhì)、電極使用環(huán)境、電極使用周期、電極性能及對測量的精確度等要求。

經(jīng)標(biāo)定的儀器可以進行pH值的測量，但遇下列情況下，電極必須重新標(biāo)定。

a) 溶液溫度與標(biāo)定時的溫度有很大的變化時；

b) 離開溶液時間過久的電極；

c) 換用了新的復(fù)合電極；

d) 測量濃酸(pH<2)或濃堿(pH>12)之后；

e) 測量含有氟化物的溶液而酸度在pH<7 的溶液或較濃的有機溶液之后。

由于pH計種類不同，電極標(biāo)定操作步驟各有不同，因而pH計的操作應(yīng)嚴格按照其使用說明書進行。在具體操作中，校準(zhǔn)是pH計使用操作中的一項重要步驟。

盡管pH計種類很多，但其校準(zhǔn)方法常采用一點標(biāo)定法（定位法）和兩點標(biāo)定法（斜率法）。一般采用二點標(biāo)定法進行標(biāo)定，以6.86pH作為di一點，以4.00pH或9.18pH作為第二標(biāo)定點。對于其他的非常規(guī)標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液，儀器也允許用戶標(biāo)定使用。

如果用戶需要進行二點校正，則須事先準(zhǔn)備二種標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液，如果只需一點校正，則只要準(zhǔn)備一種標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液。一點校正是只采用一種pH標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液對電極系統(tǒng)進行校正，用于校準(zhǔn)電極的定位值。儀器把pH復(fù)合電極的百分斜率作為100，在測量精度要求不高的情況下，可采用此方法。二點校正或多點校正是為了提高pH的測量精度，其含義是選用二種或多種pH標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液對電極系統(tǒng)進行校正，測得pH復(fù)合電極的實際百分斜率和定位值。

若是手動調(diào)節(jié)的pH計，應(yīng)在兩種標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液之間反復(fù)操作幾次，直至不需再調(diào)節(jié)其零點和定位（斜率）旋鈕，pH計即可準(zhǔn)確顯示兩種標(biāo)準(zhǔn)緩沖液pH值，則校準(zhǔn)過程結(jié)束。此后，在測量過程中零點和定位旋鈕就不應(yīng)再動。若是智能式pH計，則不需反復(fù)調(diào)節(jié)，因為其內(nèi)部已貯存幾種標(biāo)準(zhǔn)緩沖液的pH值可供選擇、而且可以自動識別并自動校準(zhǔn)。但要注意標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液的選擇及其配制的準(zhǔn)確性。

5. pH計標(biāo)定操作實例

為了更好地理解pH電極的標(biāo)定過程，下面以雷磁生產(chǎn)的PHSJ-3E為例進行電極標(biāo)定過程。

PHSJ-3E具有自動識別標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液的能力，可以自動識別4.00pH、6.86pH、 9.18pH三種標(biāo)液，因此對于標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液4.00pH、6.86pH、9.18pH，用戶按“定位"鍵或者“斜率"鍵后不必再調(diào)節(jié)數(shù)據(jù)，直接按“確定"鍵即可完成標(biāo)定。 

用“定位"進行一點標(biāo)定，用“斜率"進行二點標(biāo)定。 

對于其他的非常規(guī)標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液，儀器也允許用戶標(biāo)定使用。如果用戶需要標(biāo)定，則只須在標(biāo)定狀態(tài)下調(diào)節(jié)顯示的pH數(shù)據(jù)至該溫度下標(biāo)準(zhǔn)溶液的pH值，然后按“確定"鍵即可。

以雷磁生產(chǎn)的PHSJ-3E酸度計進行一點標(biāo)定具體操作步驟如下：

a) 在儀器的測量狀態(tài)下，把用蒸餾水清洗過的電極插入某種標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液中（如pH=6.86pH的標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液中）； 

b) 用溫度計測出被測溶液的溫度值，按前面設(shè)置溫度的方法設(shè)置溫度值；儀器帶有自動溫度補充功能且已經(jīng)接入溫度傳感器，在標(biāo)定時可以省略此步驟。 

c) 稍后，待讀數(shù)穩(wěn)定，按“定位"鍵，儀器會提示用戶是否進行標(biāo)定，顯示“Std YES"字樣，如下圖所示，如果用戶需要標(biāo)定，則按 “確定"鍵，儀器自動進入一點標(biāo)定狀態(tài)，否則按任意鍵退出標(biāo)定，儀器返回測量狀態(tài)。進入標(biāo)定狀態(tài)后，儀器會自動識別當(dāng)前標(biāo)液，并顯示當(dāng)前溫度下的標(biāo)準(zhǔn)pH值，顯示如圖7(此時顯示的數(shù)據(jù)可能與測量狀態(tài)下的pH值不同)，按“確定"鍵，儀器存貯當(dāng)前的標(biāo)定結(jié)果，并顯示斜率和E0值，返回測量狀態(tài)；如果用戶想放棄標(biāo)定，可按“pH/mV"鍵，儀器退出標(biāo)定狀態(tài)，返回當(dāng)前測量狀態(tài)。

圖7 標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液一點標(biāo)定

d) 如果用戶使用的是其他非常規(guī)標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液，例如6.80pH，按“定位"鍵，儀器會提示用戶是否進行標(biāo)定，顯示“Std YES"字樣，如圖8，按“確定"鍵。然后需要按“定位△"或“定位▽"鍵調(diào)節(jié)顯示值，使pH顯示為該溫度下標(biāo)準(zhǔn)溶液的pH值，如6.80pH，然后按“確定"鍵，完成標(biāo)定。

圖8 非常規(guī)標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液一點標(biāo)定

圖9 PHSJ-3E一點標(biāo)定流程圖

以雷磁生產(chǎn)的PHSJ-3E酸度計進行二點標(biāo)定具體操作步驟如下：

a) 準(zhǔn)備二種標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液，如4.00pH、9.18pH等； 

b) 按照前面的敘述進行一點標(biāo)定：即在儀器的測量狀態(tài)下，把用蒸餾水清洗過的電極插入標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液1中（如pH=4.00pH的標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液中）；用溫度計測出溶液的溫度值（如25.0℃），按照前面設(shè)置溫度的方法設(shè)置溫度值（儀器采用E-301-C型pH三復(fù)合電極，用戶在標(biāo)定時可以省略此步驟）；稍后，待讀數(shù)穩(wěn)定，按“定位"鍵，再按“確定"鍵進入一點標(biāo)定狀態(tài)，儀器識別當(dāng)前標(biāo)液并顯示當(dāng)前溫度下的標(biāo)準(zhǔn)pH值4.00pH；然后按“確定"鍵完成標(biāo)定，儀器返回測量狀態(tài)。 

c) 同理，再次清洗電極并插入標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液2中（pH=9.18pH的標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液中）；用溫度計測出溶液的溫度值（如25.2℃），并設(shè)置溫度值（儀器采用E-301F型pH復(fù)合電極，用戶在標(biāo)定時可以省略此步驟）；稍后，待讀數(shù)穩(wěn)定后，按“斜率"鍵，再確定，儀器自動識別當(dāng)前標(biāo)液并顯示當(dāng)前溫度下的標(biāo)準(zhǔn)pH值（如9.18pH），顯示如圖10所示：

圖10 標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液二點標(biāo)定

d) 然后按“確定"鍵完成標(biāo)定！儀器存貯當(dāng)前的標(biāo)定結(jié)果，并顯示斜率和E0值，然后返回測量狀態(tài)。 

e) 如果用戶使用的是其他標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液，例如6.80pH和3.95pH，用6.80pH定位，3.95pH標(biāo)定電極斜率。則首先需要按“定位"鍵，儀器會提示用戶是否進行標(biāo)定，顯示“Std YES"字樣，如下圖，按“確定"鍵。然后需要按“定位△"或“定位▽"鍵調(diào)節(jié)顯示值，使pH顯示為該溫度下標(biāo)準(zhǔn)溶液的pH值，如6.80pH，然后按“確定"鍵，完成標(biāo)定。

同理，再次清洗電極并插入標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液2中（pH=3.95pH的標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液中）；用溫度計測出溶液的溫度值（如28.0℃），并設(shè)置溫度值；稍后，待讀數(shù)穩(wěn)定后，按“斜率"鍵，再確認，儀器自動識別當(dāng)前標(biāo)準(zhǔn)緩沖溶液并顯示當(dāng)前溫度下的標(biāo)準(zhǔn)pH值（如3.95pH），顯示下圖12所示。然后按“確定"鍵完成標(biāo)定，儀器存貯當(dāng)前的標(biāo)定結(jié)果，并顯示斜率和E0值，然后返回測量狀態(tài)。

圖13 PHSJ-3E二點標(biāo)定流程圖

電極斜率的復(fù)位操作具體流程如下： 

由于某些原因，如意外斷電等原因?qū)е庐?dāng)前的電極斜率不正確（開機時會顯示上次標(biāo)定的電極斜率值），有兩種辦法可以幫助恢復(fù)。 

a) 按照前面的方法重新標(biāo)定電極； 

b) 按住任意鍵并再次開機，或者在測量狀態(tài)下，按住“確定"鍵3秒以上，儀器顯示“SYS rSt"字樣表示系統(tǒng)復(fù)位（System reset），此時須放開“確定"鍵，稍等，儀器開始閃爍顯示，此時如果用戶按“確定"鍵，儀器將復(fù)位電極標(biāo)定數(shù)據(jù)，并設(shè)為默認的4.00pH和9.18pH二點標(biāo)定（斜率為100.0%，E0為0mV），然后回到測量狀態(tài)；按其他鍵可以放棄復(fù)位操作。

注意：標(biāo)定的緩沖溶液一般di一次用pH=6.86的溶液，第二次用接近被測溶液pH值的緩沖液，如被測溶液為酸性時，緩沖溶液應(yīng)選pH=4.00；如被測溶液為堿性時則選pH=9.18的緩沖溶液。

注意：一般情況下，在24h內(nèi)儀器不需再標(biāo)定。

6. pH測量

經(jīng)標(biāo)定過的儀器，即可用來測量被測溶液，被測溶液與標(biāo)定溶液溫度是否相同，所引起的測量步驟也有所不同。具體操作步驟如下：

當(dāng)被測溶液與定位溶液溫度相同時，測量步聚如下：

a) 用蒸餾水清洗電極頭部，再用被測溶液清洗一次：

b) 把電極浸入被測溶液中，用玻璃棒攪拌溶液，使溶液均勻，在顯示屏上讀出溶液的pH值。

當(dāng)被測溶液和定位溶液溫度不同時，測量步驟如下：

a) 用蒸餾水清洗電極頭部，再用被測溶液清洗一次

b) 用溫度計測出被測溶液的溫度值；

c) 按“溫度"鍵，使儀器顯示為被測溶液溫度值，然后按“確定"鍵。

d) 把電極插入被測溶液內(nèi)，用玻璃棒攪拌溶液，使溶液均勻后讀出該溶液的pH值。

圖14 PHSJ-3E操作流程圖

注意：標(biāo)定和測量時，建議用恒溫磁力攪拌器均勻攪拌溶液，尤其對懸浮溶液。