一、pH探头的基本结构
pH探头通常由玻璃电极 和 参比电极 组合而成（现代多为复合电极，集成两者），主要组件如下：
敏感玻璃膜：材质为特殊配方的锂玻璃（含SiO₂、Li₂O等），厚度约0.1 mm，表面形成水合凝胶层。对氢离子（H⁺）高度敏感，是测量的核心部件。
内部缓冲液：填充在玻璃膜内侧，通常为pH 7的氯化钾（KCl）溶液，提供稳定的内部电位基准。
参比电极：由Ag/AgCl电极和饱和KCl溶液组成，提供稳定的参比电位。
液体接界（盐桥）：多孔陶瓷或纤维材质，允许KCl溶液缓慢渗出，维持电极间的离子导通。
二、工作原理
电位差形成：当pH探头浸入待测溶液时，发生以下过程：
敏感玻璃膜表面：玻璃膜外层水合凝胶层与溶液中的H⁺发生离子交换，形成 膜电位（E₁）。
玻璃膜内侧：内部缓冲液与玻璃膜内层水合凝胶层同样产生 膜电位（E₂）。
总电位差：玻璃膜两侧的电位差（ΔE = E₁ - E₂）与溶液中的H⁺浓度（即pH值）成线性关系（能斯特方程）。
三、信号传递与测量
内部电路：玻璃电极和参比电极的电位差通过导线传输至pH计主机。
温度补偿：内置温度传感器（如NTC热敏电阻）自动修正温度对电位的影响（因能斯特方程依赖温度）。
信号转换：主机将毫伏（mV）信号转换为pH值（0~14），并显示结果。
四、关键影响因素
因素 | 影响机制 | 解决方案 |
温度 | 改变能斯特方程的斜率（如25℃时为59.16 mV/pH，0℃时为54.2 mV/pH）。 | 使用带温度补偿的探头或手动输入温度值。 |
玻璃膜老化 | 长期使用后，水合凝胶层变薄，响应变慢。 | 定期校准，严重时更换电极。 |
污染 | 蛋白质、油脂或沉淀物覆盖玻璃膜，阻碍离子交换。 | 用酶清洗剂、稀盐酸或专用清洁液处理。 |
参比液耗尽 | KCl溶液渗漏过多，导致参比电位不稳定。 | 补充参比液或更换电极。 |
五、校准与维护
校准步骤：使用标准缓冲液（如pH 4.01、7.00、10.01），依次浸入探头并校准。确保每次校准前清洗探头，避免交叉污染。
存储要求：
短期：浸泡在3mol/L KCl溶液或pH缓冲液中，保持玻璃膜水合。
长期：干燥存放需先清洗并套保护帽（仅限某些耐干燥电极）。
六、应用场景
实验室分析：精确测量溶液pH（如化学反应、生物培养液）。
工业过程控制：实时监控废水处理、食品发酵、制药反应过程的pH。
环境监测：河流、湖泊、土壤渗滤液的酸碱度检测。
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