Kā aprēķināt pH vārstu? PH sensora pamati un darbība

PH noteikšana

pH ir grama ekvivalenta uz litru ūdeņraža jonu koncentrācijas skaitliskais attēlojums jebkurā šķīdumā. Tas svārstās no 0 līdz 14. Tas ir ūdeņraža jonu molu uz litru šķīduma logaritmiskais mērījums. Šķīdumi, kuru pH vērtība ir no 0 līdz 7, ir skābi šķīdumi ar lielu ūdeņraža jonu koncentrāciju, savukārt šķīdumi ar pH vērtību no 8 līdz 14 ir bāzes šķīdumi ar nelielu ūdeņraža koncentrāciju. Šķīdumi, kuru pH vērtība ir 7, ir neitrāli šķīdumi. PH mērīšana dod šķīduma sārmainību vai skābumu.

Kāpēc pH mērīšana ir būtiska?

• Lai uzraudzītu asins pH līmeni, kam jābūt starp 7,35 un 7,45
• Sekot augsnes pH līmenim optimālai kultūraugu augšanai atbilstoši prasībām.
• Sekot lietus pH līmenim, lai mēs varētu noteikt gaisā esošos piesārņotājus, ja lietus ūdens kļūst skābāks.
• Lai uzraudzītu daudzu citu ikdienas lietotu produktu, piemēram, piena, šampūna utt.

Trīs veidi, kā izmērīt šķīduma pH

• Izmantojot indikatora sloksni, kas, ievietojot šķīdumā, attiecīgi maina tās krāsu. Pēc tam sloksne tiek izņemta un tās krāsa tiek saskaņota ar krāsu krāsu diagrammas krāsu, lai noteiktu atbilstošo pH vērtību.
• Izmantojot pH indikatora šķidrumu, kur šķidrumam pievieno nezināmu šķīdumu un mainītā šķidruma krāsa tiek saskaņota ar krāsu ritenī jau pieejamo krāsu, lai izlemtu pH vērtību.
• Izmantojot pH sensoru, kur zondi var vienkārši ievietot šķīduma iekšpusē, un var veikt pH nolasīšanu.

5 pH metra izmantošanas priekšrocības salīdzinājumā ar citām metodēm

• Tie dod precīzākus mērījumus.
• Tos var viegli izmantot.
• PH rādītājs ir salīdzinoši vieglāks.
• Tie dod precīzākus mērījumus, jo var mērīt līdz 1/100^thpH vienības.
• Tie ir atkārtoti izmantojami.

PH mērītāja vai pH sensora princips

pH mērītājs pamatā darbojas ar to, ka divu šķidrumu saskarne rada elektrisko potenciālu, kuru var izmērīt. Citiem vārdiem sakot, kad šķidrumu no stikla izgatavotā apvalka iekšpusē ievieto šķīdumā, kas nav šis šķidrums, starp abiem šķidrumiem pastāv elektroķīmiskais potenciāls.

pH sensora komponenti

Būtībā tas ir elektrods, kas sastāv no 4 komponentiem:

• Mērelektrods : Tā ir caurule, kas sastāv no stikla un sastāv no plānas stikla spuldzes, kas tai piemetināta, piepildīta ar kālija hlorīda šķīdumu, kura pH ir zināmais 7. Tajā ir arī sudraba hlorīda bloks, kas piestiprināts pie sudraba elementa. Tas rada spriegumu, ko izmanto nezināmā šķīduma pH mērīšanai.

Mērīšanas elektrods

• Atsauces elektrods : Tā ir stikla caurule, kas sastāv no kālija hlorīda šķīduma, ciešā saskarē ar dzīvsudraba hlorīda bloku kālija hlorīda galā. To izmanto, lai nodrošinātu stabilu nulles sprieguma savienojumu, lai pabeigtu visu ķēdi.

  

  Atsauces elektrods

• Priekšpastiprinātājs : Tā ir signāla kondicionēšanas ierīce un pārveido augstas pretestības pH elektroda signālu par zemas pretestības signālu. Tas stiprina un stabilizē signālu, padarot to mazāk uzņēmīgu pret elektrisko troksni.

Priekšpastiprinātājs

• Raidītājs vai analizators : To izmanto, lai parādītu sensora elektrisko signālu, un tas sastāv no temperatūras sensora, lai kompensētu temperatūras izmaiņas.

Raidītājs vai analizators

PH sensora darbība:

PH sensora darbība

Elektrodu ievieto vārglāzes iekšpusē, kas piepildīta ar šķīdumu, kura pH ir jāmēra. Mērīšanas elektroda galā sametinātā stikla spuldze sastāv no litija joniem, kas tai pievienoti, un tas liek darboties kā jonu selektīvā barjera un ļauj nezināmā šķīduma ūdeņraža joniem migrēt caur barjeru un mijiedarboties ar stiklu, attīstot elektroķīmiskais potenciāls, kas saistīts ar ūdeņraža jonu koncentrāciju. The mērīšanas elektroda potenciāls tādējādi mainās līdz ar ūdeņraža jonu koncentrāciju. No otras puses, atsauces elektroda potenciāls nemainās ar ūdeņraža jonu koncentrāciju un nodrošina stabilu potenciālu, ar kuru salīdzina mērelektrodu. Tas sastāv no neitrāla šķīduma, kuram ir atļauts apmainīt jonus ar nezināmo šķīdumu caur porainu separatoru, tādējādi veidojot zemas pretestības savienojumu, lai pabeigtu visu ķēdi. Potenciālā starpība starp abiem elektrodiem dod tiešu sistēmas ūdeņraža jonu koncentrācijas vai pH mērījumu, un vispirms to iepriekš pastiprina, lai to stiprinātu, un pēc tam to piešķir voltmetram.

U = E_pH- IR_atsauce

IS_pH- mērīšanas elektroda sprieguma potenciāls

IS_atsauce- Atsauces elektroda sprieguma potenciāls

PH tiek aprēķināts, pamatojoties uz Nernsta vienādojumu, kurā teikts, ka izmaiņas katrās pH izmaiņās ir kopējā potenciālā

U = -kTpH

k- Boltzmana konstante, T- temperatūra.

Piesardzības pasākumi pH mērīšanā:

• Mērīšanas elektroda elektrodu potenciāls mēdz mainīties atkarībā no temperatūras, kas var ietekmēt pH mērījumu. Šī iemesla dēļ ir jānodrošina temperatūras kompensācijas paņēmiens. To panāk vai nu manuāli, veicot atsevišķu temperatūras mērīšanu un ievadot vērtību pH metrā, vai izmantojot automātisku temperatūras kompensāciju, kas sastāv no temperatūras sensors baro ar pH metru.
• Tā kā stikls faktiski ir slikts elektrības vadītājs, mērīšanas elektrods faktiski nodrošina augstu pretestību salīdzinājumā ar standartelektrodu, izraisot lielu sprieguma kritumu, kas ietekmē izejas mērījumus. Šīs problēmas risinājums ir, izmantojot pastiprinātu skaitītāju ar augstu pretestību vai nulles sprieguma mērīšanas iestatījumu.
• Fluorūdeņražskābi nedrīkst lietot nevienā šķīdumā, jo tā izšķīdina stiklu

Mūsdienīgi pH sensori, kas pieejami tirgū:

• PHE-45P : Tas var izmērīt pH līmeni visā diapazonā ar jutību no 0,02 pH un darbojas temperatūras diapazonā no -5 līdz + 95 ° C. Tas sastāv no temperatūras kompensatora Pt1000 RTD.

PHE-45P

• WQ201 pH sensors : To mēra Global Water Instrumentation Inc, un tie ir uzstādīti 25 pēdu jūras līmeņa kabeļiem, kuru garums ir līdz 500 pēdām, ar jaudu 4-20 mA.

WQ201 pH sensors

Pielietojumi, kuros iesaistīts pH sensors

pH kontrole

pH mērīšanai ir svarīga loma daudzās rūpnieciskās lietojumprogrammās, piemēram, ķīmisko vielu kontrolē rūpnieciskajos skruberos, sēra dioksīda mērīšanai cukura pārstrādes rūpnīcās un koagulācijas optimizēšanai ūdens dzidrināšanā. Tas nodrošina kontrolpunktu skābju un bāzu neitralizēšanai.

PH kontroles sistēmu izmanto, lai izmērītu šķīduma pH līmeni, kā arī kontrolē neitralizējošā līdzekļa pievienošanu, lai šķīdums uzturētu neitrālu definētu pH. Tas sastāv no pH analizatora un diviem vai vairākiem pH sensoriem.

pH kontrole

Tagad, kad mums bija pamatzināšanas par pH sensoru un tā izmantošanu pH kontrolē, informējiet mūs par dažām citām šī sensora lietojumprogrammām. Ja jūs papildus vaicājāt par šo tēmu vai par elektrisko un elektroniskie projekti atstājiet komentārus zemāk.

Fotoattēlu kredīts -

• Mērīšanas elektrods ar Sensorland
• References elektrods ar Sensorland
• Raidītājs vai analizators Web.tradekorea
• PH sensora darbība ar Jūras draugi
• PHE-45P autors Omega
• WQ201 pH sensors ar Globalw
• pH kontroles sistēma ar IR