Definovanie pH

pH je číselné vyjadrenie gramekvivalentu na liter koncentrácie vodíkových iónov v ktoromkoľvek roztoku. Pohybuje sa medzi 0 až 14. Je to logaritmické meranie mólov vodíkových iónov na liter roztoku. Roztoky s hodnotou pH od 0 do 7 sú kyslé roztoky s vysokou koncentráciou vodíkových iónov, zatiaľ čo roztoky s hodnotou pH od 8 do 14 sú zásadité roztoky s malou koncentráciou vodíka. Roztoky s hodnotou pH 7 sú neutrálne. Meranie pH poskytuje mieru zásaditosti alebo kyslosti roztoku.

Prečo je meranie pH nevyhnutné?

Monitorovať hladinu pH krvi, ktorá musí byť medzi 7,35 a 7,45
Monitorovať hladinu pH pôdy pre optimálny rast plodín podľa požiadaviek.
Monitorovať pH dažďa, aby sme mohli zistiť znečisťujúce látky vo vzduchu, ak bude dažďová voda kyslejšia.
Na sledovanie pH mnohých ďalších produktov používaných denne, ako je mlieko, šampóny atď.

Tri spôsoby merania pH roztoku

Pomocou indikátorového prúžku, ktorý po umiestnení do roztoku zmení zodpovedajúcim spôsobom svoju farbu. Pás sa potom vyberie a jeho farba sa porovná s farbou podľa farebnej tabuľky, aby sa určila zodpovedajúca hodnota pH.
Použitím indikátorovej kvapaliny pH, kde sa do kvapaliny pridá neznámy roztok a zmenená farba kvapaliny sa porovná s už dostupnou farbou na farebnom koliesku, aby sa určila hodnota pH.
Pomocou senzora pH, kde je možné jednoducho vložiť sondu do roztoku a vykonať meranie pH.

5 Výhody použitia pH metra oproti iným metódam

Poskytujú presnejšie merania.
Dajú sa ľahko použiť.
Hodnota pH je porovnateľne ľahšia.
Poskytujú presnejšie merania, pretože môžu merať až 1/100^thjednotky pH.
Sú opakovane použiteľné.

Princíp pH metra alebo senzora pH

pH meter v zásade funguje na tom, že rozhranie dvoch kvapalín produkuje elektrický potenciál, ktorý je možné merať. Inými slovami, keď je kvapalina vo vnútri krytu zo skla umiestnená vo vnútri iného roztoku ako táto kvapalina, existuje medzi týmito dvoma kvapalinami elektrochemický potenciál.

Súčasti senzora pH

Je to v podstate elektróda pozostávajúca zo 4 komponentov:

Meracia elektróda : Je to trubica vyrobená zo skla a pozostáva z tenkej sklenenej banky, ktorá je k nej privarená a je naplnená roztokom chloridu draselného so známym pH 7. Obsahuje tiež blok chloridu strieborného pripevnený k striebornému prvku. Generuje napätie použité na meranie pH neznámeho roztoku.

A Meracia elektróda

“čo je to obvod klopného obvodu ”

Referenčná elektróda : Je to sklenená trubica pozostávajúca z roztoku chloridu draselného v bezprostrednom kontakte s blokom chloridu ortuťnatého na konci chloridu draselného. Používa sa na zabezpečenie stabilného nulového napätia na dokončenie celého obvodu.

Referenčná elektróda

Predzosilňovač : Je to zariadenie na úpravu signálu a prevádza signál elektródy s vysokou impedanciou pH na signál s nízkou impedanciou. Posilňuje a stabilizuje signál, čím je menej náchylný na elektrický šum.

Predzosilňovač

Vysielač alebo analyzátor : Používa sa na zobrazenie elektrického signálu snímača a skladá sa z teplotného snímača na kompenzáciu zmeny teploty.

Vysielač alebo analyzátor

Fungovanie senzora pH:

Fungovanie senzora pH

Elektróda je umiestnená vo vnútri kadičky naplnenej roztokom, ktorého pH sa má merať. Sklenená žiarovka zváraná na konci meracej elektródy sa skladá z iónov lítia, ktoré sú k nej dopované, vďaka čomu pôsobí ako iónovo selektívna bariéra a umožňuje vodíkovým iónom z neznámeho roztoku migrovať cez bariéru a interagovať so sklom. elektrochemický potenciál súvisiaci s koncentráciou vodíkových iónov. The potenciál meracej elektródy teda mení sa s koncentráciou vodíkových iónov. Na druhej strane, potenciál referenčnej elektródy sa nemení s koncentráciou vodíkových iónov a poskytuje stabilný potenciál, s ktorým sa porovnáva meracia elektróda. Skladá sa z neutrálneho roztoku, ktorý umožňuje výmenu iónov s neznámym roztokom cez pórovitý separátor, čím vytvára spojenie s nízkym odporom na dokončenie celého okruhu. Rozdiel potenciálov medzi týmito dvoma elektródami poskytuje priame meranie koncentrácie vodíkových iónov alebo pH systému a je najskôr predzosilnený tak, aby sa zosilnil, a potom sa odovzdá voltmetru.

U = E_pH- JE_ref

“ako vyrobiť diódu ”

JE_pH- Napäťový potenciál meracej elektródy

JE_ref- Napäťový potenciál referenčnej elektródy

Hodnota pH sa počíta na základe Nernstovej rovnice, ktorá uvádza, že zmena celkového potenciálu pre každú zmenu pH je

U = -kTpH

k- Boltzmannova konštanta, T- teplota.

Preventívne opatrenia pri meraní pH:

Potenciál elektródy meracej elektródy má tendenciu kolísať s teplotou, čo môže mať vplyv na meranie pH. Z tohto dôvodu je potrebné poskytnúť techniku teplotnej kompenzácie. Dosahuje sa to buď manuálnym vykonaním samostatného merania teploty a zadaním hodnoty do pH metra, alebo pomocou automatickej teplotnej kompenzácie, ktorá pozostáva z teplotný senzor privádzané do pH metra.
Pretože sklo je v skutočnosti zlým vodičom elektriny, meracia elektróda v skutočnosti poskytuje vysoký odpor v porovnaní s odporom referenčnej elektródy, čo spôsobuje veľký pokles napätia, ktorý ovplyvňuje meranie výstupu. Riešením tohto problému je použitie zosilneného meracieho prístroja s vysokým odporom alebo nastavenie nulového vyváženia napätia.
Kyselina fluorovodíková by sa nemala používať v žiadnom roztoku, pretože rozpúšťa sklo

Moderné snímače pH dostupné na trhu:

PHE-45P : Môže merať pH v celom rozsahu s citlivosťou 0,02 pH a pracuje v teplotnom rozmedzí -5 až + 95 ° C. Skladá sa z teplotného kompenzátora Pt1000 RTD.

PHE-45P

WQ201 pH senzor : Meria sa spoločnosťou Global Water Instrumentation Inc a sú namontované na 25 stôp lodných káblov dĺžky až 500 stôp s výstupom 4 - 20 mA.

WQ201 pH senzor

Aplikácie zahŕňajúce pH senzor

Kontrola pH

Meranie pH hrá dôležitú úlohu v mnohých priemyselných aplikáciách, ako je kontrola chemikálií v priemyselných práčkách plynu, meranie oxidu siričitého v cukrovaroch a optimalizácia koagulácie pri čistení vody. Poskytuje kontrolný bod na neutralizáciu kyselín a zásad.

Systém na kontrolu pH sa používa na meranie pH roztoku a tiež riadi pridanie neutralizačného činidla, aby sa roztok udržiaval na neutrálne stanovenom pH. Skladá sa z analyzátora pH a dvoch alebo viacerých senzorov pH.

“zosilnenie napätia spoločného zosilňovača žiariča ”

Kontrola pH

Teraz, keď sme mali základné znalosti o senzore pH a jeho aplikácii pri regulácii pH, dajte nám vedieť o niektorých ďalších aplikáciách tohto senzora. Ak ste sa ďalej pýtali na túto tému alebo na elektrické a elektronické projekty zanechať komentáre nižšie.

Kredit na fotografiu -