Wie beeinflussen Durchflussrate und Agitation Inline-pH-Messungen?

Obwohl ein gewisser Durchfluss in der Regel vorteilhaft ist, können übermäßiger Durchfluss, Turbulenzen, Druck oder mechanische Vibrationen je nach Sensordesign und Einbausituation Probleme verursachen.

Ein mögliches Problem ist das sogenannte Strömungspotenzial (Streaming Potential). Es entsteht, wenn sich Flüssigkeiten entlang geladener Oberflächen bewegen und dabei kleine elektrische Potenziale erzeugen. In bestimmten Installationen, insbesondere in Medien mit geringer Leitfähigkeit, können sich diese Potenziale als Rauschen oder instabile Messwerte bemerkbar machen.

Hohe Durchflussraten oder Druckverhältnisse können zudem die mechanische Belastung des Sensors, seines Diaphragmas oder der Einbauarmatur erhöhen. Bei bestimmten Referenzelektroden-Designs können Druckunterschiede oder anspruchsvolle Prozessbedingungen außerdem die Erschöpfung des Elektrolyten beschleunigen, die Stabilität des Diaphragmas beeinträchtigen oder zu Verunreinigungen des Referenzsystems führen. Das Ausmaß dieser Effekte hängt von der Sensorkonstruktion und den jeweiligen Prozessbedingungen ab.

Ein weiterer Effekt tritt auf, wenn das Referenzdiaphragma altert oder mit dem Prozessmedium wechselwirkt. Ein intaktes Diaphragma erzeugt ein kleines, stabiles Diaphragmapotenzial. Wird es jedoch verschmutzt, beschichtet oder chemisch durch das Medium verändert, kann dieses Potenzial ansteigen und stark von der Strömung abhängig werden. Da es direkt zum gemessenen Signal beiträgt, können strömungsabhängige Änderungen des Diaphragmapotenzials starke und instabile pH-Schwankungen verursachen. Dies ist häufig ein Hinweis darauf, dass die Referenzelektrode und nicht die Glasmembran gewartet werden muss.

Hoher Durchfluss, Turbulenzen oder Druckabfälle können außerdem Gasblasen mitreißen. Befindet sich eine Gasblase auf der Glasmembran, wird das Messsignal in der Regel nur kurzzeitig beeinflusst. Eine Gasblase am Referenzdiaphragma wirkt sich hingegen deutlich stärker aus, da sie den elektrolytischen Kontakt unterbricht, auf den die Referenzelektrode angewiesen ist. Die Folge können Rauschen, Signalspitzen oder instabile Messwerte sein. Durch eine Einbaulage, bei der Gasblasen vom Diaphragma weg aufsteigen, anstatt sich dort zu sammeln, lässt sich dieses Problem vermeiden.