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關於超純水品質質量PH檢測酸堿性簡析【2011-10-13】

關於超純水品質質量PH檢測酸堿性簡析【2011-10-13】

    我們的超純水,應該是pH中性的超純水,經酸度計(pH meter)測出來的結果竟然偏酸(或偏堿),到底是水質出了什麽問題,發生了什麽事情呢?分析如下:
在現有科技條件下,我們用18.2MΩ.cm來表示超純水的純淨程度到了最高極限,總鹽類濃度在1ppb以下,在這種情況之下,留在水中並可以導電的陰陽離子,也隻剩下1*10-7 M的[H+]及[OH-]了。這時,二氧化碳→碳酸所帶來的酸堿變化就非常明顯了。首先,空氣中二氧化碳的濃度雖然隻有0.035% (350ppm),卻能與水產生化學變化,反應如下: CO2(g) + H2O(l) <-----> H2CO3(l)
雖然,碳酸是一種弱酸(Ka1=4.3×10-7),但由於超純水中已無任何主導性的相對強酸,強堿,共軛酸,共軛堿的情況下,碳酸是唯一主導性弱酸,也是唯一[H+]離子的來源(忽略掉H2O的微量解離)。 Ka1=[H+][HCO3] /[H2CO3]=4.3×10-7 深圳AG官网科技www.allindiagift.com
在實驗室裏,我們模擬出二氧化碳→碳酸→碳酸根離子的狀況,當超純水開始曝露在大氣下時,二氧化碳的溶解,就無可避免的持續下去,導電度會持續升高。通常,在一小時之內,導電度會由0.055μS/㎝ (18.2MΩ.㎝)升高到0.25μS/㎝以上(4MΩ.㎝以下),過程中水中總離子濃度提高到超過4.5倍。pH會從7(中性)開始持續性的下降,大約在一小時以內,pH值會降至5.7,並還會緩步下降至4.7左右(約需兩天)。深圳AG官网科技www.allindiagift.com 
    當然,從這個不可逆現象看來,超純水是要現取現用的,任何方式的久放儲存,除了會有容器造成的汙染及開放下(空氣中)的灰塵、揮發性有機物、微生物等汙染外,二氧化碳造成的導電度上升,pH下降是無法抗拒的。
    一般的酸度計(pH meter)來測超純水,其讀值是非常不穩定的。
    一般性的酸度計(pH meter)皆設計使用在高離子強度(High ionic strength)的溶液中,而相對的,超純水卻是極度低離子強度(Ultra-low ionic strength)的溶液,實際上,市麵上有低離子強度溶液專用的電極及靈敏度高的主機,如果不是使用這類型儀器,讀值就會有亂跳的現象,十分難以確認。深圳AG官网科技www.allindiagift.com 
    一般實驗室的酸度計(pH meter)常出現的問題如下:
    1. pH標準液經常是過期的;
    2. 電極不用時,確認浸泡在3mol/L的KCl溶液中;
    3. 要經常更換電極內的參考電極溶液,否則會引起一連串毛病。
    結論:
    基本上,檢測超純水的pH是無法證明水質好壞,在二氧化碳可影響的pH範圍內(pH 7→pH 4.5),任何pH讀值僅能表示二氧化碳溶解及碳酸解離的程度,除此之外,不代表任何意義。深圳AG官网科技www.allindiagift.com
如果pH讀值偏堿,表示可能是電極出了問題(電極膜汙染或老化,鹽橋阻塞,參考液汙染等),如果要測超純水的pH,等同於讓酸度計(pH meter)在極限條件下工作,對pH meter的工作能力是極具挑戰的。 深圳AG官网科技www.allindiagift.com 
    因此,酸度計(pH meter)理論上不能用來證明超純水質的好壞,因為牽扯的因素太多了。所以以不接觸空氣的在線(On-line)方式,檢測超純水的導電度,是最準確並最穩定的做法,可由實驗及化學計算來證明,18.2MΩ.㎝的水,其陰/陽離子總量必定低於1 ppb,足堪水質指標了。深圳AG官网科技www.allindiagift.com    

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