pH mätare - Val och hantering av pH-sond

Val och hantering av pH-sond

 

För optimala pH-mätningar måste rätt pH-sond väljas först. De viktigaste urvalskriterierna är:

  • kemisk sammansättning
  • homogenitet
  • temperatur
  • processtryck
  • pH-omfång
  • containerstorlek (längd- och breddbegränsningar)

 

Valet blir av särskild betydelse för icke-vattenbaserade, proteinrika och viskösa prover med låg konduktivitet, där glaselektroder av standardtyp är föremål för olika felkällor. Svarstiden och noggrannheten hos en pH-sond är beroende av ett antal faktorer. Mätningar vid extrema pH-värden och temperaturer, eller låg konduktivitetsprover kan ta längre tid än de i vattenhaltiga lösningar vid rumstemperatur med ett neutralt pH-värde och hög konduktivitet. Betydelsen för olika typer av prover förklaras nedan genom att använda olika sondegenskaper som utgångspunkt.

 

Olika typer av diafragma

Val och hantering av pH-sond
Val av ph-sonder
Val och hantering av pH-sond
pH-sond med keramiskt diafragma

Keramiskt diafragma

Öppningen som referensdelen av en pH-sond använder för att bevara kontakten med provet kan ha flera olika former. Dessa former har utvecklats med tiden på grund av olika krav som ställs på sonderna när man mäter olika prover. ”Standard”-diafragmat är den enklaste typen och är gjort av keramiskt material. Det består av en porös keramisk del som förs genom sondens glasskaft. Denna porösa natur gör det möjligt för elektrolyten att långsamt flöda genom sonden, men stoppar den från att strömma ut frittDenna typ av diafragma passar mycket bra för standardmätningar i vattenhaltiga lösningar. METTLER TOLEDOs InPro 325x serie är ett exempel på en pH -sond med keramiskt diafragma. Även om detta antagligen är det mest använda diafragmat tack vare att det är så enkelt att använda med vattenhaltiga lösningar, finns det en stor nackdel: På grund av diafragmats porösa struktur är det relativt enkelt för partiklar i ett prov att blockera diafragmat, särskilt om provet är visköst eller om det är en upphängning.

Du måste även vara försiktig med en del vattenhaltiga prover som exempelvis de med en hög proteinkoncentration, eftersom proteiner kan kondenseras i det keramiska diafragmat om de kommer i kontakt med referenselektrolyten, som ofta är KCl. Denna reaktion kommer att orsaka att en porös struktur fylls med proteinspillror, blockera diafragmat och orsaka att pH-sonden blir oanvändbar. Mätningar kan inte göras om elektrolyten inte kan flöda fritt eftersom referenspotentialen inte längre är stabil. Samma problem kan också orsakas om den inre elektrolyten reagerar med provlösningen som mäts och de två möts i diafragmat. Denna reaktion kan skapa en kondensation som kan blockera diafragmat. Om till exempel KCl-elektrolyt mättad med AgCi används med prover som innehåller sulfiter, då reagerar silver och sulfiter och bildar Ag2S som sedan blockerar det keramiska diafragmat. pH-sonder som är fabriksfylld och med redan trycksatt vätska/gelelektrolyt, passar ett stort antal applikationer inom bioteknik, farmaceutiska och kemiska processindustrier. Denna design säkerställer bästa möjliga mätningsprestanda i många olika användningsförhållanden.

PTFE ringformat diafragma

Ett ringformat PTFE-diafragma istället för ett keramiskt diafragma, ökar ytexponering mot mediet för att förhindra att diafragmat täpps till. I processförhållanden med betydande föroreningar är det komplicerat med pH-mätning och kontroll. Ett ringformat PTFE-referensdiafragma (exempelvis som i METTLER TOLEDOs InPro 480x serie) är konstruerat för att användas i tuffa miljöer. Det är beständigt mot nedsmutsning från kolväteföroreningar och sulfiter och säkerställer stor exakthet och snabb respons under hela livslängden. För processmedia som innehåller partiklar och aggressiva kemikalier, är tillvalet med en pH-sond med ett platt glasmembran den optimala lösningen.

  

Val och hantering av pH-sond
Exempel på pH-sond med PTFE-diafragma
Val och hantering av pH-sond
Exempel på pH-sond med öppet diafragma

Öppet diafragma

Den tredje typen av diafragma är det öppna diafragmat. Detta innebär att referens elektrolyten är helt öppen för miljön och är i direkt kontakt med provlösningen. Detta är endast möjligt med en solid polymerreferenselektrolyt. Den stora fördelen med denna typ av diafragma är helt klart faktumet att den sannolikt inte blir tilltäppt. Öppna diafragman kan enkelt hantera mycket smutsiga prover och ger konsekvent bra mätningar. Emellertid har den solida polymerreferenselektrolyten som används för detta öppna diafragma en långsammare reaktionstid och lägre elektrolytflöde. Detta kräver att proverna som mäts har en tillräckligt hög jonkoncentration för att det ska vara möjligt med stabila mätningar. Men dessa sonder passar de flesta proverna och är mycket robusta. 

Dual-membran utan diafragma

Processen med cellmembran och klor-alkali är mycket påfrestande för konventionella pH-sonder. Det exponerar dem mot höga temperaturer och igentäppning och förorening från ett antal sammansättningar. Detta gäller särskilt för anodsidan av processens elektrolyscell. Klor sprids genom sondens diafragma och attackerar referenssystemet. Detta slutar med felaktiga pH-mätningar och kortare sensorlivslängd.

Pålitliga pH-mått kan uppnås med sensorer som InPro 4850 i från METTLER TOLEDO. Detta är en dual-membran pH -sond som specifikt utformats för att ge långsiktiga exakta mätningar i klor-alkaliapplikationer Den huvudsakliga skillnaden i mätningsteknik mellan dual-membran pH -sonder och konventionella pH -sonder är att det finns ett natriumreferenssystem (pNa). Sådana sonder har ett natriumkänsligt glasmembran som laddas med natriumjoner i processmediet. Natriumkoncentrationen i saltlaget används som referens. pNa-referenssystemet är hermetiskt tätat: det finns inte något diafragma. Därför kan inte några oxidanter komma in i sonden och attackera referenssystemet. Dessa sonder har också ett Ph-membranglas som är beständigt med alkali för pH-mätning. Det är pH-mätningens amalgamering och Na-referensen som är skälet till att denna typ av sond är mycket lämplig för klor-alkaliprocesser.

Val och hantering av pH-sond
Dual-membran pH-sond

Snart kommer mer.

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.