Definition af pH

pH er den numeriske repræsentation af gramækvivalent pr. liter hydrogenionkoncentration i enhver opløsning. Det varierer mellem 0 og 14. Det er den logaritmiske måling af mol brintioner pr. Liter opløsning. Opløsningerne med en pH-værdi mellem 0 og 7 er sure opløsninger med en stor koncentration af hydrogenioner, mens opløsninger med pH-værdier mellem 8 og 14 er basiske opløsninger med en lille hydrogenkoncentration. Opløsningerne med en pH-værdi på 7 er neutrale opløsninger. Måling af pH giver målingen af en opløsnings alkalinitet eller surhed.

Hvorfor er pH-måling afgørende?

For at overvåge pH-niveauet i blodet, som skal være mellem 7,35 og 7,45
At overvåge jordens pH-niveau for optimal vækst af afgrøder i henhold til kravene.
At overvåge regnens pH, så vi kan opdage forurenende stoffer i luften, hvis regnvandet bliver surere.
For at overvåge pH i mange andre dagligt anvendte produkter som mælk, shampoo osv.

Tre måder til måling af en opløsnings pH

Ved hjælp af en indikatorstrimmel, som når den placeres i en opløsning, ændrer dens farve i overensstemmelse hermed. Strimlen tages derefter ud, og farven matches med en farve i farvediagrammet for at bestemme den tilsvarende pH-værdi.
Brug af en pH-indikatorvæske, hvor den ukendte opløsning tilsættes til væsken, og den ændrede farve på væsken matches med en allerede tilgængelig farve på farvehjulet for at bestemme pH-værdien.
Ved hjælp af en pH-sensor, hvor en probe simpelthen kan indsættes inde i opløsningen, og pH-aflæsning kan udføres.

5 Fordele ved at bruge pH-måler i forhold til andre metoder

De giver mere nøjagtige målinger.
De kan let bruges.
PH-aflæsningen er lettere sammenlignet.
De giver mere præcise målinger, da de kan måle op til 1/100^thaf pH-enhed.
De kan genbruges.

Princippet om pH-måler eller pH-sensor

pH-meter fungerer grundlæggende på det faktum, at en grænseflade af to væsker producerer et elektrisk potentiale, der kan måles. Med andre ord, når en væske inde i et kabinet lavet af glas placeres inde i en anden opløsning end den væske, eksisterer der et elektrokemisk potentiale mellem de to væsker.

Komponenter til pH-sensorer

Det er dybest set en elektrode, der består af 4 komponenter:

En måleelektrode : Det er et rør, der består af glas og består af en tynd glaspære svejset derpå, fyldt op med kaliumchloridopløsning med kendt pH på 7. Den indeholder også en blok sølvchlorid fastgjort til et sølvelement. Det genererer den spænding, der bruges til at måle pH i den ukendte opløsning.

En måleelektrode

“hvad er processorer i computeren ”

En referenceelektrode : Det er et glasrør bestående af en kaliumchloridopløsning i intim kontakt med en kviksølvchloridblok i slutningen af kaliumchloridet. Det bruges til at tilvejebringe en stabil nul-spændingsforbindelse for at fuldføre hele kredsløbet.

En referenceelektrode

Forforstærker : Det er en signalbehandlingsanordning og konverterer det høje impedans pH-elektrodesignal til et lavimpedanssignal. Det styrker og stabiliserer signalet, hvilket gør det mindre modtageligt for elektrisk støj.

Forforstærker

Transmitter eller analysator : Det bruges til at vise sensorens elektriske signal og består af en temperatursensor for at kompensere for temperaturændringen.

Transmitter eller analysator

Funktion af pH-sensor:

Arbejde med pH-sensor

Elektroden placeres inde i bægeret fyldt med en opløsning, hvis pH skal måles. Glaspæren svejset i slutningen af måleelektroden består af lithiumioner, der er doteret til den, hvilket får den til at fungere som en ionselektiv barriere og tillader hydrogenioner fra den ukendte opløsning at migrere gennem barrieren og interagerer med glasset og udvikler elektrokemisk potentiale relateret til hydrogenionkoncentrationen. Det måleelektrodepotentiale ændres således med hydrogenionkoncentrationen. På den anden side ændrer referenceelektrodepotentialet sig ikke med hydrogenionkoncentrationen og giver et stabilt potentiale, som måleelektroden sammenlignes med. Den består af en neutral opløsning, der får lov til at udveksle ioner med den ukendte opløsning gennem en porøs separator, hvorved der dannes en lav modstandsforbindelse for at fuldføre hele kredsløbet. Den potentielle forskel mellem de to elektroder giver en direkte måling af hydrogenionkoncentrationen eller pH i systemet og forstærkes først for at styrke det og derefter gives til voltmeteret.

U = E_pH- ER_ref

“hjemmelavet batterioplader fra generator ”

ER_pH- Måleelektrodens spændingspotentiale

ER_ref- Spændingspotentiale for en referenceelektrode

PH beregnes ud fra Nernst-ligningen, der angiver, at ændringer i det samlede potentiale for enhver ændring i pH er

U = -kTpH

k- Boltzmanns konstante T-temperatur.

Forholdsregler ved måling af pH:

Måleelektrodens elektrodepotentiale har en tendens til at variere med temperaturen, hvilket kan påvirke pH-målingen. Af denne grund skal der tilvejebringes en temperaturkompenseringsteknik. Det opnås enten manuelt ved at foretage en separat temperaturmåling og indtaste værdien i pH-måleren eller ved at bruge en automatisk temperaturkompensation, der består af en temperatur måler føres til pH-måleren.
Da glas faktisk er en dårlig leder af elektricitet, giver måleelektroden faktisk en høj modstand sammenlignet med referenceelektrodens, hvilket forårsager et stort spændingsfald, der påvirker outputmålingen. En løsning på dette problem er ved at bruge en forstærket måler med høj modstand eller ved hjælp af en nulbalancespændingsmåling.
Flussyre bør ikke bruges i nogen opløsning, da den opløser glas

Moderne pH-sensorer fås på markedet:

PHE-45P : Det kan måle pH i hele området med en følsomhed på 0,02 pH og fungerer i temperaturområdet fra -5 til + 95 ° C. Den består af en temperaturkompensator Pt1000 RTD.

PHE-45P

WQ201 pH-sensor : Den måles af Global Water Instrumentation Inc og er monteret på 25 fod kabler af marine kvalitet med en længde på op til 500 fod med en output på 4-20 mA.

WQ201 pH-sensor

Anvendelser, der involverer pH-sensor

pH-kontrol

pH-måling spiller en vigtig rolle i mange industrielle applikationer som kontrol af kemikalier i industrielle skrubber, måling af svovldioxid i sukkerraffinaderier og optimering af koagulation i vandklarering. Det giver et kontrolpunkt til neutralisering af syrer og baser.

PH-kontrolsystemet bruges til at måle opløsningens pH og styrer også tilsætningen af et neutraliserende middel for at holde opløsningen ved en neutral defineret pH. Den består af pH-analysator og to eller flere pH-sensorer.

“forskel mellem 1 fase og 3 fase ”

pH-kontrol

Nu hvor vi havde en grundlæggende viden om pH-sensoren og dens anvendelse i pH-kontrol, så lad os vide om nogle andre anvendelser af denne sensor. Hvis du desuden har spurgt om dette emne eller om det elektriske og elektroniske projekter efterlad kommentarerne nedenfor.

Fotos kredit -