【凌恒科普】在线pH/ORP计的校准与维护技巧

 

　　摘要
 

　　在线pH/ORP计作为工业过程控制和水质监测中的关键仪表，其测量数据的准确性和长期稳定性直接关系到生产安全、产品质量和环境合规性。然而，许多用户往往只关注读数，忽视了定期的校准与维护，导致仪表性能下降、数据漂移甚至失效。本报告旨在提供一套系统化、可操作的校准与维护指南，涵盖从准备工作、校准步骤、日常维护到故障排查的全过程，帮助用户大化仪表的使用寿命和测量可靠性。
 

　　1. 引言
 

　　pH(酸碱度)和ORP(氧化还原电位)是反映溶液化学性质的两个核心参数。在线pH/ORP计通过安装在管道、反应釜或水体中的传感器，实时提供这些数据，用于：
 

　　水处理：如污水处理、锅炉给水、游泳池水消毒控制。
 

　　化工与制药：监控反应进程、中和过程、产品纯度。
 

　　食品饮料：控制发酵、清洗和灌装过程的卫生条件。
 

　　半导体与电子：确保超纯水系统的水质。
 

　　传感器(主要是pH电极)是一种消耗品，其敏感玻璃膜和参比系统会随着使用而老化、污染或受损。因此，定期的校准与维护不是可选项，而是确保数据有效的必要工作。
 

　　2. 核心组件认知：理解你的工具
 

　　要正确校准和维护，首先要了解pH/ORP计的核心部件：
 

　　pH/ORP电极：最核心的部分。
 

　　pH电极：通常由玻璃电极（感应元件）​ 和参比电极共同组成在一个复合探头内。玻璃电极对H⁺离子敏感，其膜电位随pH变化；参比电极提供一个稳定的电位基准。
 

　　ORP电极：通常只有一个惰性金属电极(如铂金或金)，它通过测量自身与参比电极之间的电位差来反映溶液的氧化还原能力。
 

　　变送器/表头：将电极传来的微弱毫伏(mV)信号放大，并根据能斯特方程转换成可读的pH或mV/ORP值，并进行显示、输出和控制。
 

　　电缆：连接电极和变送器，传输信号。
 

　　流通池或安装护套：为电极提供安装和保护，并确保水样以适当的方式流过电极表面。
 

　　3. pH计的校准技巧（“两点校准法”为标准流程）
 

　　pH电极的输出遵循能斯特方程，其响应斜率和零点会随时间漂移。校准的目的是修正这两个参数。
 

　　校准前的准备：
 

　　阅读手册：不同品牌和型号的仪表，其校准菜单和操作步骤可能略有不同。
 

　　准备标准缓冲液：必须使用新鲜的、在有效期内的标准缓冲液。通常采用两点校准法，常用组合为：
 

　　pH 4.01（酸性）
 

　　pH 7.00（中性）
 

　　pH 10.01（碱性）
 

　　建议：对于大多数应用场景，使用pH 7.00和pH 4.01(如果测酸性介质)或pH 7.00和pH 10.01(如果测碱性介质)进行校准。三点校准(4.01, 7.00, 10.01)精度最高，适用于精密测量或要求严格的场合。
 

　　清洗电极：用去离子水冲洗电极球泡和参比 junction(液络部)，并用无尘纸轻轻吸干(切勿擦拭，以免产生静电损坏玻璃膜)。
 

　　活化电极：对于久置不用的电极，可将其浸泡在3M KCl溶液中数小时，使其恢复水合凝胶层。
 

　　校准步骤（“两点校准法”）：
 

　　进入校准模式：在变送器上启动校准程序。
 

　　第一点校准（定位 - Zero Point）：
 

　　将电极浸入pH 7.00的标准缓冲液中。
 

　　轻轻搅动，待读数稳定(通常在±0.02 pH内)。
 

　　在校准菜单中选择“校准”或“确认”，仪表会自动记录此点的mV值和对应的pH 7.00。
 

　　第二点校准（斜率 - Slope Calibration）：
 

　　取出电极，再次用去离子水冲洗并吸干。
 

　　将电极浸入第二点标准液(如pH 4.01)中。
 

　　轻轻搅动，待读数稳定。
 

　　在校准菜单中选择“校准”或“确认”，仪表会自动计算并存储新的斜率值。
 

　　验证与结束：
 

　　校准完成后，仪表通常会显示新的斜率(理论值在95%-105%之间，25℃时理论值为100%)和零点偏移值。
 

　　验证：立即用去离子水冲洗电极，然后浸入另一种标准缓冲液(如刚校准完pH 4.01后，可放入pH 7.00中)，检查读数是否在允许误差范围内(如±0.02 pH)。这是一个非常重要的质量控制步骤！
 

　　保存校准数据并退出校准模式。
 

　　4. ORP计的校准技巧（“单点校准法”为主）
 

　　ORP校准的目的是确立一个相对零点，因为ORP的绝对值依赖于参比电极的电位，而参比电极的电位会因老化而变化。因此，ORP校准通常是相对校准。
 

　　校准前的准备：
 

　　准备标准溶液：使用已知ORP值的参比溶液，常用的是醌氢醌饱和溶液，其在空气中理论上为+256 mV (at 25°C, pH=4.01缓冲液)。也可以使用其他市售的标准ORP溶液。
 

　　清洗电极：同pH电极。
 

　　校准步骤：
 

　　进入校准模式：在变送器上启动ORP校准程序。
 

　　单点校准：
 

　　将电极浸入已知ORP值的标准溶液中。
 

　　轻轻搅动，待读数稳定。
 

　　在校准菜单中输入该标准溶液的已知ORP值，并确认校准。
 

　　仪表会以此为准，调整其读数偏置。
 

　　验证：可以用另一种已知ORP值的标准液进行验证，但通常ORP的精度要求不像pH那么高，单点校准已能满足大部分工业控制需求。
 

　　5. 日常维护与故障排查技巧
 

　　“预防性维护”远胜于“事后维修”。
 

　　5.1 日常维护规程
 

　　定期校准：根据应用的重要性，制定校准计划。在稳定、清洁的环境中，建议每1-3个月校准一次；在肮脏、腐蚀性或高温环境下，每周甚至每天都可能需要校准。每次维护后都应进行一次校准。
 

　　保持电极湿润：pH电极在不使用时，必须浸泡在制造商推荐的保存液中(通常是3M KCl或专用的pH电极保存液)。切忌浸泡在去离子水或保护液中，这会导致玻璃膜脱水失效。
 

　　正确清洗：
 

　　常规污垢：用去离子水冲洗。
 

　　油脂/有机物：用蘸有酒精或肥皂水的软布轻轻擦拭，然后用水冲净。
 

　　无机盐结垢：可用稀酸(如5% HCl)浸泡数分钟，然后用水冲净。
 

　　蛋白质污染：可用含蛋白酶的溶液浸泡清洗。
 

　　注意：任何清洗后都必须用去离子水冲洗干净。
 

　　检查液络部：参比电极的液络部(多孔陶瓷芯)易被堵塞，导致读数不稳或反应迟缓。若发现响应变慢，可尝试轻轻甩动电极或用压缩空气从根部反向吹通(需谨慎)。
 

　　检查电缆和连接器：确保连接牢固，无腐蚀、潮湿现象。
 

　　5.2 常见故障与解决方法

故障现象	可能原因	解决方法
读数不稳定，波动大​	1. 电极未校准或校准不良。 2. 电极表面脏污或液络部堵塞。 3. 水样流速不稳或有气泡。 4. 接地不良，存在电磁干扰。	1. 重新进行校准。 2. 清洗电极。 3. 检查并稳定水样流速，确保电极浸没且无气泡附着。 4. 检查并确保良好接地。
读数漂移，响应迟缓​	1. 电极老化或脱水。 2. 参比电解液耗尽或污染。 3. 温度补偿不准确或缺失。	1. 更换新电极或进行活化处理。 2. 检查并补充或更换参比电解液（对于可充式电极）。 3. 检查温度传感器是否正常。
读数明显错误或与预期不符​	1. 使用了错误或过期缓冲液。 2. 电极损坏（如玻璃膜破裂）。 3. 校准过程操作不当。 4. 参比电极中毒（如硫化物、重金属污染）。	1. 更换合格的标准缓冲液。 2. 目视检查电极，如有破损需更换。 3. 严格按照校准步骤重新操作。 4. 更换电极。
ORP读数无变化​	1. 电极铂金片被污染或覆盖。 2. 电极断路或电缆故障。	1. 用软刷和清洁剂清洗铂金片。 2. 检查电缆连接和电极完整性。

 

　　6. 结论
 

　　在线pH/ORP计的校准与维护是一项需要细心和纪律性的工作。将其视为一项标准化的操作流程（SOP）​ 来执行，是保证数据质量的基石。记住以下核心要点：
 

　　勤校准：建立并严格执行定期校准计划。
 

　　会清洗：根据污染物类型选择正确的清洗方法。
 

　　善保存：始终将pH电极浸泡在正确的保存液中。
 

　　细观察：关注读数变化和响应时间，它们是仪表健康状况的早期信号。
 

　　备耗材：将标准缓冲液、电极保存液和备用电极纳入常规采购计划。
 

　　通过实施这套科学的维护与管理策略，可以确保您的在线pH/ORP计始终处于最佳工作状态，为您的生产和决策提供坚实可靠的数据支持。