水质自动监测项目分为水质常规五参数和其他项目，水质常规五参数包括温度、pH、溶解氧（DO）、电导率和浊度，其他项目包括高锰酸盐指数、总有机碳（TOC）、总氮（TN）、总磷（TP）及氨氮（NH3-N）。

其中pH仪被广泛应用于自来水厂、污水处理厂以及工业废水的监测检测中，以便实时监控水质变化情况，指导生产。本文特邀ABB测量产品仪器仪表业务发展及市场经理黄俊东，苏州天和自动化系统有限公司水质分析类仪器研发经理华凯和宝钢工程技术集团有限公司水处理部主任设计师、高级工程师金亚飚，即pH仪的国内外生产厂商代表和pH仪的终端用户共同探讨pH仪。

“pH仪”问答

PROCESS：首先请您介绍一下pH仪的工作原理？

华凯：pH在拉丁文中是Pondus hydrogenii的缩写，指的是溶液中氢离子活度的负对数，它是溶液酸碱性的量度。pH仪的测量核心是pH电极，由测量电极与参比电极组成，其中测量电极由对H+敏感的玻璃电极制成，它的电位随H+活度而变化，而参比电极的电位稳定。将这两个电极放入同一溶液中便构成了原电池，而这个原电池的电位等于玻璃电极和参比电极电位的代数和。在温度保持不变的情况下，溶液和电极所组成的原电池的电位变化取决于待测溶液的pH值，因此通过pH仪内部的电子单元测量电位的变化，就可以求出溶液的pH值。

PROCESS：相比国内品牌的pH仪，国际品牌的pH仪是如何做到如对此精准的？

黄俊东：对于工业生产过程及排放废水的pH测量，据美国化学分析工程师协会统计，80％以上的在线测量pH复合式电极失效是由于参比部分失效引起的，参比电极失效主要是由参比部分的抽吸，中毒及堵塞造成。专利的电极工艺保证了ABB电极的超极限使用寿命以及在恶劣情况下的测量精度；

通过在线插拔等不中断工艺流程的技术支持对在线仪表的探头进行清洗，标定及维护。另外，自动清洗技术可以大大减少人工维护量；

强大的智能型变送器对微弱的电信号具有放大整理功能，对错误及干扰信号的甄别，屏蔽及摒除。二次表的自诊断功能保证了对电极性能的在线监测。

华凯：进行pH测定时，还必须考虑到玻璃电极的“钠差”问题，即被测水样中钠离子的浓度对氢离子测定的干扰。特别是对pH>10.5的高pH测定，必须选用优质的高碱pH电极，以减小“钠差”的影响；

测定电导率小于1.0μS/cm的纯水的pH值，由于其阻抗过高，采用通常方法会产生一定误差，必须选用优质的高纯水电极，以减小测量的影响。

温度对pH值测定的准确性影响较大。对于pH>8.3的水样，在相同的酚酞碱度下，出现实测pH值随水温升高而直线下降的现象。其原因是由于温度变化，引起了众多影响pH值的因素改变，仪器上的温度补偿仅能消除一个因素的影响。为了消除温度影响，水样可采取水浴升温或降温的措施，使pH的测定在25℃时进行。采用记录温度并进行温度校正的方式测定碱性水的pH值时，那么实测酚酞碱度计算出的pH值与温度校正后的pH值，两者相差小于±0.1pH，测定的pH值才符合要求。

“希望pH仪设备供应商能与工厂、设计单位有更加紧密的合作。”
——金亚飚，宝钢工程技术集团有限公司高级工程师，注册公用设备工程师，毕业于同济大学环境工程学院

用玻璃电极与甘汞电极组成的测量电池测定pH时，若每次定位时都产生较大偏差，有可能是甘汞电极液络部氯化钾扩散量过小引起的。这可用如下方法检查：取200ml蒸馏水注入250ml烧杯中，加15ml 0.03mol/L硝酸银溶液，混均后将甘汞电极液络部浸入至溶液高度的1/2处，若即显出氯化银带状物，说明甘汞电极溶液络部扩散较快，反之，说明扩散较慢，应进行处理。

PROCESS：pH仪精准测量pH值与众多因素息息相关，其中还包括操作者的良好使用以及售后维护等，贵公司可以针对以上因素为客户提供哪些服务？

黄俊东：ABB一直致力于为用户提供高质量的产品及优质的服务，我们已经在全国主要城市建有销售或服务办公室，在上海康桥有常用备件库及售后维修和培训中心。另外，ABB测量产品当地，经过服务培训认证的专业代理商可以为用户带来快捷的本地化服务。

华凯：为使pH仪实现精准测量，厂商需提供校准试剂、特别是告知客户配备试剂使用的水质很重要，很多客户药剂对了，但是配置药剂的水不对，造成误差。另外还需要加大指导安装、为用户现场调试校准、进行操作培训、为用户提供售后跟踪等服务。

PROCESS：如何更好地保护pH仪的探头和参比电极，减少它们的更换周期？

华凯：新电极或长时间干燥保存的电极在使用前，应将电极在蒸馏水中浸泡12h，使其不对称电位趋于稳定。如有急用，可将上述电级浸泡在0.1mol/L盐酸中至少1h，然后用蒸馏水反复冲洗干净后才能使用；

对污染的电极，可用蘸有四氯化碳或乙醚的棉花轻轻擦净电极的头部。如发现敏感玻璃膜外壁有微锈，可将电极浸泡在5~10%（体积比）的盐酸中（时间不可过长），待锈消除后再用，但绝不可浸泡在浓酸中，以防敏感玻璃膜严重脱水而报废；

pH玻璃电极也有使用年限问题。电极质量不同，电极寿命也不尽相同。但是可以作电极的能斯特转换率（实测值与理论值之比称转换率）的测定，检查电极的性能，即测定不同pH值下电极的能斯特斜率，对于转换率超过100±20%的电极一般不能使用。对转换率达不到理论值的电极，可采用三点定位，采用双斜率和用回归方法测定，这样能减少测定的误差。

PROCESS：未来在线pH监测仪和便携式pH检测仪在智能化、自动化和信息化方面上，还会有哪些突破？

黄俊东：变送器会更加智能化，网络化和集成化，变送器会发展出更多的诊断功能，另外支持无线技术，工业以太网，多通道的二次表平台会陆续出现；

数字化电极技术，测量电极更加智能化；

电极及变送器的信息记忆，互相上传信息，智能匹配。

华凯：数字化与集成化：将玻璃电极与基本测量电子单元集成在一起，测量结果通过集成单元的数字通信接口进行传输；

智能化与远程监控：借助目前的无线3G网络技术，与现有系统集成，从而作为物联网的衍生。同时，借助嵌入式CPU，使pH仪具有自诊断与自校验能力，实现远程监控与校准。

“pH仪”用户之声

PROCESS：在宝钢的工业废水处理流程上，哪些地方需要用到在线pH监测仪，哪些地方需要用到便携式pH检测仪？

金亚飚：宝钢工业废水主要有焦化废水、冷轧废水、全厂综合废水。全厂综合废水主要包括了煤气清洗系统排水、渣处理系统排水、循环冷却水系统的强制排污水以及一些生产辅助设施的排水等。所有排出的废水，有的偏酸性，有的偏碱性，有的含油，有的含有大量难以降解的有机污染物，有的含有大量重金属离子，有的为高硬度废水。废水处理采用物理处理法、化学处理法、物理化学法、生物处理法等。

只有处于特定的pH范围内，废水处理才能取得良好、稳定的效果。在有的场合，废水的pH本身就是处理的对象。因此，控制、调节废水的pH值对于废水处理的效果起着至关重要的作用。pH检测仪在废水处理过程中也成为了一种非常重要的在线检测仪表，参与了整个废水处理系统的运行。在线pH监测仪一般设置在废水处理系统的pH调节池、反应池以及沉淀池中。便携式pH检测仪使用相对较少，通常作为巡检人员检修设备时使用或是加药系统的管理人员在现场或实验室内使用。

PROCESS：在实际工作中，您希望pH仪在哪些地方得到改进，或有哪些地方值得创新？以方便用户使用。

金亚飚：在实际使用过程中，pH检测仪探头是最关键的部件，我们首先要求pH检测仪探头具有更强的抗干扰性和抗污染性。

用户通常会要求pH检测仪探头能够实现在线清洗。探头如果清洗不干净，将会导致检测数据不准确或是不稳定。pH检测仪探头的在线清洗方式主要有用水冲洗、用刷子刷以及用超声波清洗。用水冲洗通常水压较高，容易造成探头破裂；水压低则清洗不干净。刷子刷也有同样的问题，清洗过度造成探头破裂，相反则清洗不彻底。超声波清洗虽然对设备损害较小，但往往清洗不干净，最终也会缩短pH检测仪探头的使用寿命。

另外，我们也期待着可靠程度更高、设备工作更稳定的无线智能化检测仪产品。产品本身自备便携式电源，信号可无线输出。这将对于今后的生产管理带来极大的便利。特别对于水处理设施的改造或者是扩建，尤其具有积极意义。

PROCESS：您对pH仪设备供应商有什么意见？希望他们能够完善对pH仪进行哪些完善？

金亚飚：希望pH仪设备供应商能成为与工厂、设计单位更加紧密合作的系统集成商，提供全天候的服务，而不仅仅限于供应一些检测仪表。这种服务完全可以采用如今的电子商务、云平台、网络系统等多种形式，实施数据和资源共享。

ABB在线pH监测仪特点

ABB专利的多级连续固态参比电极，保证了ABB在线pH仪的卓越表现，比如140度局部高温不需要减温，最高耐压至1500psig不需要减压，耐强酸强碱环境等；

特有的J选项测量电极，达到了耐高温及抗涂层的完美平衡，另有扁平电极适用于流动颗粒测量，金属锑电极测量低温及研磨场合等；

黄俊东，工程师。现任ABB测量产品仪器仪表业务发展及市场经理，多年跨国公司产品管理经验。

电极安装方式灵活多样，可以提供浸入式，沉没式，流通池式，及球阀在线插拔，极高压角阀在线维护等多种安装方式；

ABB可以提供普通型，本安，隔爆等多种形式变送器，并有双通道变送器为用户节约成本。

苏州天和在线pH监测仪特点

苏州天和pH监测仪可以针对不同的待测液，提供相应满足要求的电极。例如过程控制环境中采用大面积的多孔材料或特氟龙材料，增强了电极的抗污能力，且不产生接触电势。公司研发了针对不同工况的自动和半自动清洗装置，来应对不同的工况要求；

譬如在脱硫行业中，由于泥浆对电极的摩擦和冲击，我们设计了手动和启动的伸缩装置，同时配有自动清洗和标定功能，保证了测量准确度，延长了电极寿命，降低了用户的维护成本；

华凯，男，1981年生，苏州大学自动化专业（控制理论与控制工程）硕士，2007年加入苏州天和自动化系统有限公司从事水质分析类仪器研发工作，目前担任公司研发经理。

在工业废水中，有些工况水中含油，对电极产生严重的污染和实效，我们设计了自动的清洗装置，并配有不同对应的洗涤剂和药剂，在不影响测量介质的前提下，最大可能的减少用户的保养工作量，延长电极寿命和降低运营成本；

采用专利数字无接触导体接口技术，避免了使用过程中连接端氧化、潮湿等引起的测量数据漂移现象，降低维护量、减少了电极更换的频率。

苏州天和便携式pH检测仪特点

苏州天和便携式pH检测仪可以选配不同的进口和国产的电极，互通性强，仪器带有2万多点的历史记录，方便管理，连接打印机可以直接打印数据输出。