pH måler - Valg og håndtering av pH-sonde

Valg og håndtering av pH-sonde

 

For optimale pH-målinger må det først velges riktig sonde. De viktigste prøvekriteriene som må vurderes er:

  • kjemisk sammensetning
  • homogenitet
  • temperatur
  • prosesstrykk
  • pH-område
  • beholderstørrelse (lengde- og breddebegrensninger)

Valget er spesielt viktig for ikke-vandige, lite ledende, proteinrike og tyktflytende prøver der glasselektroder for generell bruk er utsatt for ulike feilkilder.

En pH-sondes responstid og nøyaktighet avhenger av en rekke faktorer. Målinger ved ekstreme pH-verdier og temperaturer eller i prøver med lav konduktivitet kan ta lengre tid enn måling av vandige løsninger ved romtemperatur, nøytral pH-verdi og høy konduktivitet. Betydningen av ulike typer av prøver er forklart nedenfor med utgangspunkt i forskjellige sondeegenskaper.

  

Forskjellige typer diafragma

Valg og håndtering av pH-sonde
Valg av pH-sonde
Valg og håndtering av pH-sonde
pH-sonde med keramisk diafragma

Keramisk diafragma

Åpningen som pH-sondens referansedel bruker til å opprettholde kontakt med prøven kan være utformet på flere forskjellige måter. Disse utformingene har utviklet seg på grunnlag av de ulike kravene som stilles til sonder ved måling av ulike typer prøver. «Standard»-type diafragma er den enkleste, og er produsert av keramisk materiale. Det består av et porøst, keramisk stykke som er presset gjennom glasskaftet til sonden. Denne porøse egenskapen lar elektrolytten sakte flyte ut av sonden, men stopper den fra å strømme ut frittDenne typen diafragma er svært godt egnet for standardmålinger i vandige løsninger. METTLER TOLEDOs InPro 325x-serie er et eksempel på en pH-sonde med keramisk diafragma. Selv om dette trolig er den mest brukte typen diafragma på grunn av enkel bruk med vandige løsninger, har den en betydelig ulempe: På grunn av den porøse strukturen er det relativt enkelt for partikler i en prøve å blokkere diafragmaet, spesielt hvis prøven er tyktflytende eller hvis det er en suspensjon.

Det er også viktig å være forsiktig med visse vandige prøver, for eksempel med høy proteinkonsentrasjon, siden proteiner kan utfelles i det keramiske diafragmaet hvis de kommer i kontakt med referanseelektrolytten, som oftest KCl. Dette fører til at den porøse strukturen blir fylt med proteinrester, noe som blokkerer diafragmaet og gjør pH-sonden ubrukelig. Målinger kan ikke utføres hvis elektrolytten ikke kan flyte fritt, siden referansepotensialet ikke lenger vil være stabilt. Det samme problemet kan også oppstå hvis den indre elektrolytten reagerer med prøveløsningen som måles og de to møtes i diafragmaet. Denne reaksjonen kan føre til utfelling som kan blokkere diafragmaet, for eksempel hvis KCl-elektrolytt mettet med AgCl brukes med prøver som inneholder sulfider: Sølvet og sulfidene reagerer og former Ag2S som deretter blokkerer det keramiske diafragmaet. Fabrikkfylte, forhåndstrykksatte pH-sonder med væske/gelelektrolytter godt egnet for mange ulike bruksområder innen bioteknologi og farmasøytisk og kjemisk prosessindustri. Dette designet sikrer best mulig måleytelse under flest ulike driftsforhold.

Ringformet PTFE-diafragma

Til forskjell fra et keramisk diafragma øker et ringformet PTFE-diafragma overflaten overfor mediet for å hindre tetting av diafragmaet. Prosessforhold med høy grad av kontamineringer kompliserer pH-måling og -kontroll. Et ringformet referansediafragma av PTFE-typen (slik som METTLER TOLEDOs InPro 480x-serie) er utformet for ytelse i tøffe miljøer. Det motstår utfellinger fra hydrokarbon- og sulfidbaserte kontamineringer, og sikrer dermed høy grad av nøyaktighet og rask respons gjennom en lang levetid. For prosessmedier som inneholder partikler og aggressive kjemikalier, er valg av pH-sonde med flat glassmembran den optimale løsningen.

  

Valg og håndtering av pH-sonde
Eksempel på pH-sonde med PTFE-diafragma
Valg og håndtering av pH-sonde
Eksempel på pH-sonde med åpent diafragma

Åpent diafragma

Den tredje typen diafragma er åpent diafragma. Dette betyr at referanseelektrolytten er helt åpen overfor omgivelsene, og er i direkte kontakt med prøveløsningen. Dette er kun mulig med en fastpolymerbasert referanseelektrolytt. Den store fordelen med denne typen diafragma er åpenbart at tilstoppinger er usannsynlige. Åpen type diafragma kan enkelt håndtere svært skitne prøver og stadig gi gode målinger. Den fastpolymerbaserte referanseelektrolytten som brukes med det åpne diafragmaet har imidlertid en tregere reaksjonstid og lav elektrolyttflyt. Dette betyr at de målte prøvene må ha tilstrekkelig høy ionekonsentrasjon for at stabile målinger skal være mulig. Disse sondene egner seg likevel for de fleste prøver og er veldig robuste. 

Dobbelmembran uten diafragma

Den cellemembranbaserte klor-alkaliprosessen er svært tøff for konvensjonelle pH-sonder. Den eksponerer sondene overfor høye temperaturer, tilstopping og giftstoffer fra en rekke forbindelser. Dette gjelder særlig på anodesiden til prosessens elektrolysecelle. Klor diffunderer gjennom sondens diafragma og angriper referansesystemet. Dette resulterer i uriktige pH-målinger og kortere levetid for sensoren.

Pålitelige pH-målinger kan oppnås med sensorer som InPro 4850 i fra METTLER TOLEDO. Dette er en pH-sonde med dobbelmembran som er spesifikt designet for å gi nøyaktige målinger over lengre tid for klor-alkaliprosesser. Den største forskjellen i måleteknologi mellom pH-sonder med dobbelmembran og konvensjonelle pH-sonder er natriumreferanse (pNa)-systemet. Slike sonder har en natriumsensitiv glassmembran som lades av natriumioner i prosessmediet. Natriumkonsentrasjonen i saltlaken brukes som referanse. Dette pNa-referansesystemet er hermetisk forseglet: Det mangler diafragma, og dermed kan ingen oksidanter komme inn i sonden og angripe referansesystemet. Disse sondene har også et svært alkaliresistent pH-membranglass for måling av pH. Det er kombinasjonen av pH-måling og pNa-referanse som er grunnen til at denne typen sonde er svært godt egnet for klor-alkaliprosesser.

Valg og håndtering av pH-sonde
pH-sonde med dobbelmembran

Mer kommer.

Thank you for visiting www.mt.com. We have tried to optimize your experience while on the site, but we noticed that you are using an older version of a web browser. We would like to let you know that some features on the site may not be available or may not work as nicely as they would on a newer browser version. If you would like to take full advantage of the site, please update your web browser to help improve your experience while browsing www.mt.com.