pH-Elektrode / Redox-Elektrode

pH- und Redox-Elektroden von METTLER TOLEDO sind qualitativ hochwertige prozessanalytische Sensoren zur Inline-Messung von pH und Redox. Unser Portfolio bietet eine Vielzahl an verschiedenen pH- und Redox-Elektroden für ein breites Anwendungsspektrum:

• Hygienisch konstruierte pH-Elektroden für die Lebensmittel- und Pharmaindustrie
• pH- und Redox-Elektroden für Rein- und Reinstwasser
• pH-Messgeräte mit ATEX- und FM-Zulassungen
• Digitale Messgeräte mit vorbeugenden Diagnosefunktionen
• Glasfreie pH-Elektroden

METTLER TOLEDO fertigt seit 1948 pH-Elektroden und baut seither seine Expertise auf dem Gebiet stetig aus. Folgende wichtige Fragen sollten im Zusammenhang mit der pH-Elektrodenwahl gestellt werden:

Was ist die pH-Messung?

pH (Wasserstoffpotenzial) ist ein Wert, mit dem der Säure- bzw. Basengehalt einer Lösung auf einer logarithmischen Skala ausgedrückt wird. Auf dieser Skala steht die Zahl 7 für neutral. Geringere Werte sind sauer und höhere Werte sind alkalisch, mit einem Höchstwert von 14. In Prozessanwendungen wird der pH-Wert in der Regel mit einer Inline-pH-Elektrode gemessen, wobei am gängigsten der Einsatz einer Einstabmesskette aus Glas ist. Zudem erfordert eine Inline-pH-Elektrode normalerweise eine Prozess-Armatur, Kabel und einen Transmitter.

Wie funktioniert eine pH-Elektrode?

Eine typische pH-Einstabsmesskette besteht aus zwei zusammengebauten separaten Elektroden, einer pH-empfindlichen Elektrode und einer Bezugselektrode. Einfach ausgedrückt, verwendet eine pH-empfindliche Elektrode eine spezielle pH-empfindliche Glasmembran. H⁺-Ionen durchdringen die Membran und erzeugen eine Ladung. Die Potenzialdifferenz zwischen den beiden Elektroden ist ein Maß für die Aktivität der Oxoniumionen in der Lösung, aus welcher sich der pH-Wert der Lösung ergibt. Weitere Informationen finden Sie im kostenlosen Download des theoretischen Leitfadens zur pH-Messung.

Worin liegt der Unterschied zwischen einer pH-Sonde, einem pH-Sensor und einer pH-Elektrode?

Es gibt absolut keinen Unterschied! Die drei Begriffe werden in der Branche als Synonym verwendet und stehen für Elektroden, die in prozessintegrierten oder Labormessungen verwendet werden. Vielleicht hören Sie auch manchmal den Begriff „pH-Messgerät“. Dieser kann für eine Laborvorrichtung verwendet werden oder für eine Kombination aus einer Inline-pH-Elektrode, einem Kabel und einem Transmitter stehen.

Wie wähle ich die richtige pH-Elektrode aus?

Grundlage einer optimalen pH-Messung ist die Wahl einer für die jeweilige Anwendung exakt passenden pH-Elektrode. Die wichtigsten Kriterien sind: chemische Zusammensetzung, Homogenität, Temperatur, Prozessdruck, pH-Bereich und Behältergröße (Beschränkungen durch Länge und Breite). Die Wahl der pH-Elektrode ist besonders wichtig bei nichtwässrigen, proteinreichen, hochviskosen Proben und bei Proben mit geringer Leitfähigkeit, da die Universal-Glaselektroden hierbei verschiedenen Fehlerquellen ausgesetzt sind. Die Ansprechzeit und die Genauigkeit einer Elektrode hängen von einer Reihe von Faktoren ab. Messungen bei extremen pH-Werten und hohen Temperaturen oder bei geringer Leitfähigkeit können länger dauern als Messungen in wässrigen Lösungen bei Raumtemperatur bei neutralem pH-Wert.

Wie lange funktioniert eine pH-Elektrode?

Die Lebensdauer einer Inline-pH-Elektrode ist sehr variabel und hängt von verschiedenen Faktoren ab, unter anderem von der Qualität der pH-Elektrode, dem Messmedium, der Messtemperatur und der Wartungsqualität. Eine gut gewartete pH-Elektrode funktioniert in der Regel in reinen Routineanwendungen 6 Monate bis zu 1 Jahr. Aufgrund der deutlichen Unterschiede bei der Lebensdauer von pH-Elektroden verwenden intelligente Digitalelektroden mit ISM-Technologie einen Algorithmus zur Bestimmung der verbleibenden Nutzungsdauer Ihrer pH-Elektrode. pH-Elektroden mit ISM-Technologie weisen auf Elektroden-Fehlfunktionen hin, bevor sie auftreten und können zu einer drastischen Reduzierung der Stillstandzeiten führen.

Wie kann ich meine pH-Elektrode warten?

Die meisten pH-Elektroden funktionieren zwar wartungsfrei, aber bei einigen eindeutigen Beispielen ist eine Wartung trotzdem erforderlich. Wie beispielsweise in bestimmten Anwendungen (wie der Zuckerproduktion), in denen die Elektroden in einer viskösen Lösung betrieben werden und verstopfte Diaphragmen einer pH-Elektrode einer Reinigung bedürfen. Bestimmte Lösungen (wie zum Beispiel in der Lackherstellung) können zu einer Schichtbildung auf der pH-Glasmembran und damit einer reduzierten Durchdringung führen. Wird in diesen Fällen keine Reinigung vorgenommen, erhalten Sie falsche Messwerte und die Elektrodenlebensdauer sinkt.

Ein weiteres konkretes Beispiel sind pH-Elektroden mit Flüssigelektrolyt, die nachgefüllt werden müssen, wenn der Elektrolytpegel unter den Pegel der Probe zu sinken beginnt. Dadurch wird vermieden, dass Probelösung in die Elektrode hineinfließt. Außerdem ist der Bezugselektrolyt regelmäßig etwa einmal pro Monat komplett auszutauschen. Dadurch wird sichergestellt, dass der Elektrolyt frisch ist und nicht auskristallisiert, was durch Verdunstung während der Messungen passiert, wenn die Nachfüllöffnung geöffnet ist. Achten Sie darauf, dass sich im Inneren der Elektrode keine Luftbläschen bilden, insbesondere im Bereich des Diaphragmas. Wenn dies der Fall ist, werden die Messungen instabil. Entfernen Sie Bläschen durch behutsames Schütteln der Elektrode in vertikaler Richtung, wie bei einem Fieberthermometer.

Wie reinige ich meine pH-Elektrode?

Die pH-Elektrode nach jeder Messung mit VE-Wasser spülen, aber keinesfalls mit einem Papiertuch abreiben. Die raue Oberfläche eines Papiertuchs zerkratzt und beschädigt die pH-sensitive Glasmembran, entfernt die Quellschicht und bewirkt eine elektrostatische Aufladung der Elektrode. Durch diese elektrostatische Aufladung wird das Messsignal sehr instabil. Nach einer Verunreinigung durch eine bestimmte Art von Proben müssen möglicherweise spezielle Reinigungsverfahren angewandt werden.

Wie oft sollte ich meine pH-Elektrode kalibrieren und warten?

Die regelmäßige Wartung und Kalibrierung Ihrer pH-Elektrode ist unverzichtbar. Wie und in welchen Zeitintervallen eine pH-Elektrode kalibriert und gewartet werden muss, hängt sowohl von der Elektrode als auch von der Nutzung ab. In der Regel ist der beste Weg, um zu wissen, ob Ihre pH-Elektrode kalibriert und gewartet werden muss, der Einsatz einer intelligenten pH-Elektrode mit ISM-Technologie. Diese pH-Elektroden verwenden einen Algorithmus zur Bestimmung der Restzeit bis zur nächsten Wartung und sind ebenfalls mit einem adaptiven Kalibriertimer ausgestattet.

Wie sollte ich meine pH-Elektrode lagern?

pH-Elektroden müssen immer im Bezugselektrolyt aufbewahrt werden. Somit ist die pH-Elektrode sofort einsatzbereit und es können kurze Ansprechzeiten gewährleistet werden. Bei einer längeren trockenen Lagerung müssen viele pH-Elektroden zur Erreichung optimaler Messergebnisse konditioniert werden. Dies geschieht, indem sie vor dem Einsatz für mehrere Stunden gewässert werden. Wenn diese Maßnahmen keinen Erfolg zeigen, kann die Elektrode durch eine Behandlung mit einer speziellen Reaktivierungslösung wieder funktionstüchtig gemacht werden. Bewahren Sie die Elektrode daraufhin im Bezugselektrolyt auf. Lagern Sie pH-Elektroden nicht in destilliertem Wasser. Dies würde zu längeren Ansprechzeiten führen.

Was ist ein Redox-Potenzial? Was ist Redox?

Redox ist die Kurzform für Reduktion-Oxidation. Dies ist eine chemische Reaktion, bei der sich der Oxidationsstatus eines Atoms ändert. ORP steht für Redox-Potenzial. Redox-Potenzial und ORP sind zwei verschiedene Arten, um das gleiche auszudrücken. Es handelt sich um eine Trendmessung der Oxidierung einer Substanz in Millivolt. Während der pH-Wert die Konzentration (genauer gesagt die Aktivität) von Wasserstoffionen misst, wird der Redox-Wert durch die Elektronenaktivität bestimmt.

Wie funktioniert eine Redox-Elektrode?

Eine Redox-Elektrode misst die Differenz zwischen der Elektronenaktivität im Zusammenhang mit einem Edelmetall, wie Platin oder Gold, und einem Bezugssystem mit einem stabilen Potenzial, wie das, was in der pH-Messung Anwendung findet.

Über welche Standzeiten verfügen pH- oder Redox-Elektroden?

Wird eine pH- oder Redox-Elektrode bei normaler Raumtemperatur mit der am Ende der Elektrode aufgesetzten Originalaufbewahrungskappe samt Lösung gelagert, kann sie ohne Leistungsverlust eine Lebensdauer von weit über einem Jahr erreichen. Wenn die Aufbewahrungslösung aufgrund hoher Temperaturen, durch Gefrieren oder bedingt durch andere Ursachen austrocknen kann oder entweicht, kann dies die Lebensdauer der Elektrode erheblich reduzieren.

Auf welche Eigenschaften sollte ich bei einer pH-Elektrode für Reinwasseranwendungen achten?

pH-Messungen in Reinwasser erfordern eine pH-Elektrode mit gleichbleibenden und stabilen Messungen. Elektroden wie die pH-Elektrode pHure von METTLER TOLEDO verfügen über eine besondere niederohmige pH-Glasmembran, eine abgeschirmte Durchflusskammer und einen stetigen Elektrolytfluss. Mit Eigenschaften wie diesen und anderen können die stabilen und genauen pH- und Redox-Werte erzielt werden, die für die Reinwasseranwendungen in Kraftwerken und in der Mikroelektronik so wichtig sind.