如何减少酸雨pH计的测量误差

　　【阿里巴巴化工】 摘要：熟悉和了解设备的工作和设计原理，有助于观测员正确使用和维护仪器、准确诊断分析测量误差和掌握排除故障技能，提高酸雨观测水平和业务质量。

　　1 pHS-3B-S型pH计的工作原理

　　pHS-3B-S型pH计的工作原理。前置放大器是将复合电极输入讯号转换成低阻讯号，然后输入到pH-t混合电路进行运算。测温电路有二个功能，一是自动显示被测溶液的温度，二是通过切换后面开关，调节面板温度旋钮可进行手动测量溶液温度，完成手动温度补偿pH-t混合电路是将复合电极所得到的讯号和测温传感器所得到的温度讯号进行运算，即可作为自动温度补偿，又可作手动温度补偿，手动温度补偿时，调节温度通过数字显示，从而避免了主观测量误差。AD转换器是将模拟信号转换成数字信号然后由数字显示所测得的信号。

　　2 pHS-3B-S型pH计的正确使用

　　2.1 pHS-3B-S型pH计的正常使用条件

　　(1)pHS-3B-S型pH计是一台测量精度较高的3位半LED(数码管)数字显示的精密仪器，按《酸雨观测业务规范》要求，安放pH计的酸雨观测实验室室内温度应全年控制在10~30℃相对湿度不大于85%，实验室内除常年保持干净整洁外，不得堆放杂物，严禁观测员在室内抽烟或将食品、饮料等可能导致酸雨测量环境受到影响的物品带入实验室，安放pH计的工作平台要常年保持干燥、清洁，避免振动和电磁磁场干扰。

　　(2)pH计使用的电源要稳定，供电电源达到和满足AC220±22V50±0.5Hz，且采用专线供电，并配备不小于500W的稳压电源，以确保酸雨观测读数稳定，减少数据误差。

　　2.2 pHS-3B-S型pH计的正确使用方法

　　(1)**次使用pHS-3B-S型pH计时，在使用前必须对复合电极进行活化，即把电极放在浓度为3mol/L的氯化钾溶液中浸泡24h以上。每次进行酸雨测量前 要先对pH计通电预热30min，降水样品的温度必须与标准缓冲溶液的温度进行平衡，确保温度差值小于±2℃为了缩短温差平衡时间，可将装有降水样品的烧杯和2种不同的标准缓冲溶液的试剂瓶同时放入与室内温度接近的水中。待温度平衡后，应立即测量，温度平衡时间一般不超过2h。测量结束应立即装上注有3mol/L氯化钾溶液的保护套，以保持电极球部的湿润，并关闭电源。

　　(2)pH计的正确校准。每次测量前，必须用已知pH值的标准缓冲液进行定位校准，其值愈接近被测值愈好。本站用于标定的2种标准缓冲液分别是pH=6.86的中性溶液和pH=4.00的酸性溶液。一般来说，仪器在连续使用时，每天要用两点校准法标定一次。标定的正确方法为：

　　a.将“选择”开关置于℃档，数字显示值为溶液温度值;

　　b.把斜率调节旋钮顺时针旋到底(即调到100%位置);

　　c.把清洗过的电极插入pH=6.86的中性标准缓冲溶液中;

　　d.调节定位旋钮，使仪器显示读数与该缓冲溶液当时温度下的pH值相一致;

　　e.用蒸馏水清洗电极，再插入pH=4.00的酸性标准缓冲溶液中，调节斜率旋钮使仪器显示读数与该缓冲溶液当时温度下的pH值一致;

　　f.仪器完成标定。经标定后，定位调节旋钮及斜率调节旋钮不得再有任何变动。特别注意在调节定位和斜率旋钮时动作一定要轻揉、缓慢。

　　(3) 配制好准确无误的标准缓冲溶液也能减小pH值的测量误差。因此需要注意以下几点：

　　a.用于配制标准溶液的化学试剂要存放在干燥的地方，防止发生潮解;

　　b.酸雨观测站须每月定期测量本站使用纯水的K值，不得超过10μS/cm;

　　c.配制时应用较小的烧杯来稀释，以减少沾在烧杯壁上的pH标准液。对存放化学剂的塑料袋，除了应倒干净外，还应用蒸馏水多次冲洗，然后一并倒入配制的pH标准溶液中;

　　d.配制好的标准溶液保存期限不得超过3个月，且在保存期内如发现有浑浊、发霉或沉淀现象时，不可继续使用。

　　3 使用温度补偿功能减少测量误差

　　由于在不同的温度下，电极电位的改变是不同的，因此，为了适应各种温度状态下pH值的测量pHS-3B-S型pH计设有温度自动和手动补偿装置，在测量前一定要检查pH计后面板的温度补偿开关处在什么位置，如采用温度自动补偿功能，就一定要拨到“自动档”位置，如果是采用手动温度补偿方式，则要拨到“手动档”位置，以达到对pH电极的充分响应，使测得的酸雨pH数据真实可靠。

　　pHS-3B-S型pH计上的温度补偿只是补偿电极的斜率项，因此，要想得到准确的测量结果，被测降水样品与标准缓冲溶液就应尽量在相同和恒定的温度下进行测量。

　　为减少温度造成pH值测量误差，应每月校准一次测温探头，仪器安装和维修调整后也要进行校准，且测温探头温度值与标准温度的差值不得大于0.5℃。

　　为了减少降水样品pH值的测量误差，在平时观测时观测员要特别注意被测降水样品从采集到进入实验室与标准溶液进行温度平衡过程中，应在盛有降水样品的烧杯上口处盖上洁净的表面皿，以防灰尘落入，污染被测降水样品，使测量结果产生误差。

　　4 仪器的正确维护和保养

　　pHS-3B-S型pH计具有很高的输入阻抗，使用环境经常会接触化学药品，为保证仪器的正常使用，更需要观测员正确合理的维护和保养，使设备始终保持良好和**的技术状态，从而减少测量误差。

　　4.1 pHS-3B-S型pH计主机的维护

　　(1)仪器的输入端(测量电极插座)必须保持干燥清洁，仪器不用时，可用干净柔软的布盖住，防止灰尘及水汽浸入，在环境温度较高时，应把电极插头用干净纱布擦干。

　　(2)测量时电极的引入导线应保持静止，否则会引起测量不稳定。

　　(3)仪器采用了MOS集成电路，因此，在检修时应保证电烙铁有良好的接地。

　　(4)用缓冲溶液标定仪器时，要保证缓冲溶液的可靠性，不能配错缓冲溶液，否则将导致测量结果产生误差。

　　(5)测温传感器采用Pt100线性热敏电阻，使用寿命较长，但切勿敲击或摔伤，如遇温度传感器损坏，可使用手动温度补偿功能进行测量。

　　4.2 复合电极的维护

　　(1)当取下电极套后，应避免电极的敏感玻璃泡与硬物接触，因为任何破损或擦毛都会使电极失效。

　　(2)测量后，及时将电极保护套套上，电极套内应放少量外参比补充液，以保持电极球泡的湿润，切忌浸泡在蒸馏水中。

　　(3)复合电极的外参比补充液为3mol/L氯化钾溶液，平时溶液量应保持在内腔容量的1/2以上，不足1/2以上，用滴管从电极上端小孔加入。复合电极不使用时，应拉上橡皮套，防止补充液干涸。

　　(4)电极的引出端必须保持清洁干燥，**防止输出两端短路，电极避免长时间浸泡在蒸馏水或其他蛋白质溶液和酸性氟化物溶液中，电极还应避免与有机硅油接触。

　　(5)复合电极的使用期限一般是1年，测站应在每年的4月份定期更换新的复合电极。在使用期内，如发现斜率略有降低，则可把电极下端浸泡在4%HF(氢氟酸)中3~5s，用蒸馏水洗净，然后在0.1mol/L盐酸溶液中浸泡，使之复新。

　　5 仪器常见故障的分析排除

　　在实际工作中，由于设备元件老化、操作方法不当以及电源电压不稳等都会造成pHS-3B-S型PH计的故障，给正确获取酸雨观测数据带来困难，需要观测员对出现的故障进行及时准确的诊断分析并排除故障，以保证酸雨观测业务的正常开展。

　　(1)电源已接通但无显示 其可能原因及处理方法：

　　a.保险丝断，应更换;

　　b.电源或变压器坏，应送修或更换;

　　c.仪器电路故障，应送修。

　　(2)“定位”调节不到pH值为7.00其可能原因及处理方法：

　　a.复合电极补充液干涸，补充3M氯化钾溶液或更换电极;

　　b.复合电极失效，应更换;

　　c.内部电位器坏，应送修或更换。

　　(3)“斜率”调节不到pH值为4.00或pH值为9.18其可能原因及处理方法：

　　a.复合电极老化，性能下降，应更换;

　　b.内部电位器坏，应送修更换。

　　(4)pH值测量时，读数不稳定，其可能原因及处理方法：

　　a.水样K值过低(如低于10μS/cm)，适当延长平衡时间;

　　b.复合电极内阻太高，寿命已到，应更换;

　　c.复合电极插头(座)受潮或受污染，应关机后用95%酒精擦拭复合电极插头(座)，干燥后再使用;

　　d.电源电压不稳，或接地线接触不良，应关机焊牢接地线，待电压稳定后再开机测量。

　　(5)“自动”补偿时，数字溢出或显示值不稳定，其可能原因及处理方法：

　　a.测温探头未接好或已坏，应接好或更换;

　　b.温度补偿选择开关坏，应送修或更换;

　　c.测温探头插孔内部断线，应送修;

　　d.仪器电路故障，应送修。

　　6 结束语

　　经过上述分析，要想获取准确可靠的酸雨观测数据，**限度地减少测量误差，观测员必须要认真做好从水样采集、防止降水样品的二次污染、严格按要求配制和保存、使用标准缓冲溶液、正确操作仪器、及时发现和排除设备故障等各个环节的工作。由于酸雨观测业务开展的时间较短，从事酸雨观测的新手较多，希望上级业务主管部门加强业务技术培训，做好仪器的定期检定工作。酸雨观测员除了要具备高度的工作责任心，平时还应加强酸雨观测业务规范和技术规定的自我学习，并在实际工作中认真总结观测经验。只有这样，才能保证和提高酸雨观测质量。