pH酸堿度檢測(cè)電極的研發(fā)
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各種不同電極的基本特性都匯總在表格中了。Gel電極和高分子聚合物電極對(duì)液體介質(zhì)檢測(cè)電極產(chǎn)生了很大的影響，對(duì)它們的生產(chǎn)廠有著很大的壓力。這些生產(chǎn)廠今天往往只能采用混合式的電極作為在惡劣使用條件下的解決方案。在涉及到最高的檢測(cè)精度和可重復(fù)再現(xiàn)時(shí)，電子式的檢測(cè)電極通常都是人們的第一選擇。由于這種電子式的酸堿度檢測(cè)電極需要進(jìn)行費(fèi)時(shí)費(fèi)力的匹配連接（承受壓力沖擊，因此需要價(jià)格昂貴的連接件）和很高的維護(hù)保養(yǎng)費(fèi)用（補(bǔ)充電解質(zhì)），使它們目前不是非常受歡迎的產(chǎn)品。目前最受歡迎的是使用簡(jiǎn)單、維護(hù)保養(yǎng)方便的Gel電極和高分子聚合物電極。這兩種電極的研發(fā)工作取得了很大的進(jìn)展，可以在大多數(shù)應(yīng)用場(chǎng)合中使用，它們的檢測(cè)范圍幾乎達(dá)到了使用液態(tài)電解液電極的檢測(cè)范圍。DPAS電極以及它帶有溫度測(cè)試功能的后續(xù)產(chǎn)品InPro 3100/3200/3250等是當(dāng)今生物技術(shù)和醫(yī)藥產(chǎn)品生產(chǎn)領(lǐng)域中標(biāo)準(zhǔn)的酸堿度檢測(cè)儀器了；DXK以及它的后續(xù)產(chǎn)品InPro 4250則在化學(xué)工業(yè)領(lǐng)域中得到了廣泛的應(yīng)用。它們?cè)谀男┓矫孢€能改進(jìn)提高呢？
常見(jiàn)問(wèn)題的解決方案
利用聚合物材料制造的酸堿度檢測(cè)電極，例如使用Xerolyt材料制作的DXK電極中，使人們可以放棄使用電極隔膜。在這種電極的幫助下可以有效的避免pH酸堿度檢測(cè)中經(jīng)常出現(xiàn)的問(wèn)題：即電極隔膜的污染問(wèn)題和因?yàn)楦裟U(kuò)散而產(chǎn)生的檢測(cè)誤差。這種電極誕生之后，很快的在化工生產(chǎn)企業(yè)中得到了廣泛的應(yīng)用。但是這種DXK系列的電極應(yīng)用也受到了一定的限制，例如：聚合物易受酸的腐蝕，因此應(yīng)用檢測(cè)范圍為pH值2~14。另外，工作時(shí)的壓力大小也需特別注意（必須嚴(yán)格遵守絕對(duì)大氣壓16bar，25℃；6bar，110℃等規(guī)定）。在2002年時(shí)，新一代的InPro 4250聚合物電極問(wèn)世，它使用了性能改進(jìn)后的Xerolyt Plus材料。它具有更好的耐酸性能和較高的耐高溫、耐高壓性能。其檢測(cè)范圍包括了從pH0~pH14的整個(gè)酸堿度檢測(cè)范圍，可在絕對(duì)大氣壓16bar，25℃以及8bar，130℃的條件下工作。
但是它的使用也受到一定的限制：與Gel電極和帶有液態(tài)電解質(zhì)的電極相比，聚合物電解質(zhì)電極的檢測(cè)精度顯得略低。另外，它也強(qiáng)烈的受到外部離子（即導(dǎo)電性較低的介質(zhì)，例如 VE-水或者極高導(dǎo)電性的介質(zhì)，例如鹽水）和液體介質(zhì)不同流速/不同攪拌速度的影響。某些液體介質(zhì)可以對(duì)這種電極的使用和使用壽命產(chǎn)生不利的影響。
研發(fā)新型聚合物的目的是：彌補(bǔ)目前聚合物產(chǎn)品中還存在的弱點(diǎn)。而這一目的隨著新材料Xerolyt Extra的問(wèn)世而得以實(shí)現(xiàn)。這種新型聚合物材料的優(yōu)點(diǎn)是：高精確度、快速檢測(cè)、使用壽命長(zhǎng)、工作穩(wěn)定等等。在大量的試驗(yàn)中得到了證實(shí)，不僅在實(shí)驗(yàn)室中，而且在流程工業(yè)生產(chǎn)的現(xiàn)場(chǎng)也得到了證實(shí)。新的pH單棒檢測(cè)儀InPro 4260就是采用Xerolyt Extra為材料的酸堿度檢測(cè)儀，在化工生產(chǎn)領(lǐng)域中有著很好的通用性，適合于在各種惡劣的條件下、在嚴(yán)格的流程工藝過(guò)程中進(jìn)行酸堿度的檢測(cè)。用戶使用這種檢測(cè)儀，減少了維護(hù)保養(yǎng)費(fèi)用，具有長(zhǎng)期的校定/校準(zhǔn)周期，具有可靠性高、使用壽命長(zhǎng)、最佳的流程檢測(cè)、簡(jiǎn)單的使用配置以及較低的采購(gòu)成本等優(yōu)點(diǎn)，經(jīng)濟(jì)效益較好。
多功能測(cè)試儀的發(fā)展趨勢(shì)
除了改進(jìn)提高酸堿度檢測(cè)電極的檢測(cè)性能之外，今天的酸堿度檢測(cè)電極正向著多功能和智能化的方向發(fā)展。
■帶有玻璃電極、基本檢測(cè)電極、集成了溫度測(cè)試功能和耐腐蝕性；
■電極的多功能傳感器除了可以進(jìn)行溫度補(bǔ)償?shù)膒H值檢測(cè)之外還可以對(duì)流程設(shè)備中帶有干擾電位的介質(zhì)進(jìn)行接地；
■同時(shí)也進(jìn)行氧化還原比率的檢測(cè)；
■利用膜式電極和基本電極進(jìn)行在線監(jiān)控。
在電極端部帶有數(shù)字式芯片的智能化傳感器提供了：
■借助于其自動(dòng)識(shí)別功能可以快速的啟動(dòng)，快速的讀取傳感器數(shù)據(jù)（即插即用）；
■在最佳的條件下進(jìn)行校正和標(biāo)定；
■擴(kuò)展的傳感器診斷功能，可預(yù)測(cè)傳感器維護(hù)保養(yǎng)的時(shí)限；
■可以按照美國(guó)FDA 21CFR Part 11標(biāo)準(zhǔn)的要求寫(xiě)出完整的GxP格式的檢測(cè)報(bào)告；
■傳感器工作負(fù)荷的顯示和工作狀況注意事項(xiàng)的顯示。
在使用這類傳感器時(shí)，必須要有相應(yīng)的基礎(chǔ)條件智能化的傳感器管理系統(tǒng)，該系統(tǒng)應(yīng)該與所選擇的接口系統(tǒng)無(wú)關(guān)。無(wú)論是數(shù)字式的還是模擬式的、是低電阻的或者是高電阻的、感應(yīng)式耦合還是接觸式耦合，可靠的傳遞檢測(cè)數(shù)據(jù)和傳遞傳感器的數(shù)據(jù)都是就有決定性意義的。已經(jīng)有適用于Ingold-pH酸堿度檢測(cè)電極和氧傳感器的ISM系統(tǒng)了，下一代適用于InPro 4260的ISM系統(tǒng)不久也將問(wèn)世。
酸堿度pH值檢測(cè)的里程碑
20世紀(jì)初，玻璃首次出現(xiàn)在電化學(xué)檢測(cè)的應(yīng)用領(lǐng)域中（Cremer 1906年）。此后能斯特方程問(wèn)世了，第一條用玻璃電極實(shí)驗(yàn)得到的滴定曲線也隨之產(chǎn)生（Haber和Klemesiewicz，1909年）。研發(fā)不同酸堿度檢測(cè)用玻璃的試驗(yàn)一發(fā)不可收拾，并最終首次獲得成功（1930年采用了Mclnnes玻璃），在商業(yè)市場(chǎng)上出現(xiàn)了用于電化學(xué)檢測(cè)目的的酸堿度檢測(cè)儀。當(dāng)時(shí)的檢測(cè)還是分開(kāi)進(jìn)行的，玻璃電極用做測(cè)量電極，基本電極用做參考電極。隨著瑞士化學(xué)家Werner Ingold博士在1952年首次研發(fā)成功單棒酸堿度連續(xù)檢測(cè)技術(shù)，開(kāi)創(chuàng)了現(xiàn)代工業(yè)化酸堿度檢測(cè)的第一步。這一檢測(cè)電極利用的是液體電解質(zhì)，但已經(jīng)具有可消毒的性能了。Ingold博士又在1986年研發(fā)成功了耐壓的Gel-酸堿度檢測(cè)電極（DPAS型適用于生物工程技術(shù)和醫(yī)藥生產(chǎn)企業(yè)，DPA型適用于化工企業(yè)）。它們的最大特點(diǎn)是易于維護(hù)保養(yǎng)。
在1983年時(shí)Ingold檢測(cè)技術(shù)公司就在德國(guó)首次研發(fā)成功了聚合物電極，并申請(qǐng)了專利；并研發(fā)成功了DXK系列的Xerolyt酸堿度檢測(cè)電極。由于這種電極非常堅(jiān)固，不易磨損，因此可以放棄傳統(tǒng)的陶瓷保護(hù)膜。這種電極非常適合于在易污染測(cè)試儀的介質(zhì)中使用。
在1993年時(shí)，Ingold公司首次研發(fā)成功了集成有溫度檢測(cè)功能的工業(yè)用酸堿度檢測(cè)測(cè)試儀：InPro 4500系列的酸堿度測(cè)試儀。它的優(yōu)點(diǎn)是：在進(jìn)行酸堿度檢測(cè)的同時(shí)還可以檢測(cè)介質(zhì)的溫度，可以自動(dòng)的進(jìn)行溫度控制調(diào)節(jié)。(end)
評(píng)論