一句話結論: pH 是水的酸鹼度指標,定義 pH = −log[H⁺],氫離子越多、pH 越低、越酸。常見範圍 0~14,7 為中性、<7 酸、>7 鹼。它幾乎牽動整個水處理:結垢或腐蝕、加氯效率、RO 膜壽命、離子交換、放流水合規——所以系統一定要盯著 pH。
pH 是水處理最基本、卻最常被輕忽的一個數字。先搞懂它,後面很多問題才有解。
pH 是什麼?
水會微量解離成 H⁺ 與 OH⁻。pH 用氫離子濃度的負對數來表示酸鹼:
pH = −log[H⁺]
25℃ 時純水的解離常數 Kw = [H⁺][OH⁻] = 10⁻¹⁴,此時 [H⁺]=10⁻⁷,所以 pH = 7 為中性;pH < 7 偏酸、pH > 7 偏鹼。
重點:中性不一定是 pH 7
很多人以為「中性 = pH 7」,其實只在 25℃ 成立。純水的解離常數隨溫度升高而增加,所以:
- 水溫 高於 25℃ 時,中性點 pH 小於 7;
- 水溫 低於 25℃ 時,中性點 pH 大於 7。
判斷酸鹼要看「相對於該溫度的中性點」,不是死記 7。這也是為什麼 pH 量測要做溫度補償。
pH 怎麼量?玻璃電極 + 校正
實務上用 pH 計(玻璃電極法):
- 玻璃電極對 H⁺ 敏感,與參考電極之間產生電位差,儀器依此換算 pH(能斯特關係,電位隨 pH 線性變化)。
- 溫度補償(ATC):溫度會影響電位斜率,需自動或手動補償到基準溫度。
- 校正:量測前用標準緩衝液(常用 pH 4.01、7.00、10.01)做兩點或三點校正,涵蓋你要量的範圍。
| 環節 | 做法 / 注意 |
|---|---|
| 校正 | 用涵蓋量測範圍的標準緩衝液,定期校正 |
| 溫度補償 | 開 ATC,或記錄溫度一併判讀 |
| 電極保養 | 不可乾掉,保存在 KCl 保存液;勿泡純水 |
| 純水量測 | 純水離子少、讀值易漂移,需專用電極與流動式量測 |
水處理為什麼一定要顧 pH?
pH 牽動的環節比你想的多:
- 結垢 vs 腐蝕:pH 是 LSI 的關鍵變數,偏高易結垢、偏低易腐蝕。詳見:LSI 朗格利爾指數。
- 加氯消毒效率:次氯酸鈉的有效成分 HOCl 比例隨 pH 升高而下降,pH 太高就「加了氯卻消毒不足」。詳見:二氧化氯 vs 次氯酸鈉。
- RO 膜:膜有 pH 耐受範圍,進水 pH 異常會傷膜;調 pH 也用來控制結垢與除硼。
- 混凝沉澱:混凝劑有最佳 pH 區間,偏離效果就差。
- 放流水合規:台灣放流水標準 pH 多要求約 6~9,超標即違規。
常見問題 FAQ
Q1. pH 7 一定是中性嗎? 只在 25℃。純水解離常數隨溫度變化,水溫高於 25℃ 時中性點小於 7、低於 25℃ 時大於 7,所以要看該溫度的中性點。
Q2. pH 電極可以泡在純水裡保存嗎? 不行。電極要保存在 KCl 保存液,泡純水或讓它乾掉都會損壞、量測飄移。
Q3. 為什麼量純水的 pH 很難? 純水離子強度極低,電極反應慢、讀值容易漂移並受空氣中 CO₂ 影響,需用專用電極並以流動方式量測。
Q4. pH 多久要校正一次? 依使用頻率,通常每天或每次量測前用標準緩衝液做兩、三點校正,電極老化時更要勤校。
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