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常見問題

為什么檢測超純水的pH值是沒有意義的?

發布時間: 2019-08-07
瀏覽次數: 12797次
      超純水電阻率18.2MΩ.cm(25℃)時,水中不含任何離子而且中性,但經過pH計測量出的結果顯示偏酸(或偏堿)。會發生這種情況的主要原因有兩點:
      一、超純水受到二氧化碳污染
      pH值反映的是H+的活度,(H+)而不是H+的濃度[H+],其關系為(H+)=f×[H+]。F為H+的活度系數。它是由溶液中所有離子的總濃度決定而不只決定于被測離子的濃度。在理論純水中活度系數f等于1,但只要有其它離子存在,活度系數就要改變,PH值也就會改變。超純水是一種優秀溶劑,極易受到污染,若在超純水中混入雜質,pH值變化特別明顯。尤其是超純水暴露在空氣中,它的純度會迅速下降。即便僅僅是幾分鐘,pH值都會明顯的下降。這是因為空氣中的二氧化碳(空氣中二氧化碳的濃度為0.038%,約等于380ppm)會與水反應生成碳酸。
CO2 + H2O →H2CO3
H2CO3 → H+ + HCO3-
HCO3- → H+ + CO32-
      碳酸是一種弱酸(Ka1=[H+][HCO3] /[H2CO3]=4.3×10-7),但由于超純水中已無任何主導性的相對強酸,強堿,共軛酸,共軛堿,此時碳酸是唯一主導性弱酸,也是唯一 [ H+ ] 離子的來源(忽略掉H2O的解離)。
      碳酸電離釋放出來的氫離子(H+)會降低水的pH值,離解出的氫離子濃度[ H+ ] =2×10-6或pH=5.7。這種反應非常迅速。超純水pH值會從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,并還會緩步下降至4.7左右(約需兩天),鮮有例外。
      在二氧化碳可影響的pH范圍內(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。
      二、檢測準確度低
      超純水的離子強度低,電極響應慢,不容易達到平衡。而且超純純水的電導率低,電極內阻大,具有絕緣體性能,容易受到外界電磁場的干擾,影響測量的穩定性和準確性。測量超純水的pH值時,液接界電位的影響顯得突出,電極校準溶液和被測溶液(超純水)的組成相差很大,參比電極的液接界電位在兩種溶液中差異很大,會引起較大測量誤差。


                                             

      因此,檢測超純水的pH是無法證明水質好壞,這也是ASTM D5127《電子和半導體工業水質要求》和GB/T 11446.1《電子級水》等國外和國內電子級超純水標準中對超純水pH值沒有要求的原因。
 
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