Jak vypočítat pH ventil? Základy a práce s pH senzorem

Definování pH

pH je číselné vyjádření gram-ekvivalentu na litr koncentrace vodíkových iontů v jakémkoli roztoku. Pohybuje se mezi 0 až 14. Jedná se o logaritmické měření molů vodíkových iontů na litr roztoku. Roztoky, které mají hodnotu pH mezi 0 až 7, jsou kyselé roztoky s velkou koncentrací vodíkových iontů, zatímco roztoky s hodnotami pH mezi 8 až 14 jsou bazické roztoky s malou koncentrací vodíku. Roztoky s hodnotou pH 7 jsou neutrální roztoky. Měření pH poskytuje míru zásaditosti nebo kyselosti roztoku.

Proč je měření pH zásadní?

• Monitorovat hladinu pH krve, která musí být mezi 7,35 a 7,45
• Monitorovat hladinu pH půdy pro optimální růst plodin podle požadavků.
• Monitorovat pH deště, abychom mohli detekovat znečišťující látky ve vzduchu, pokud bude dešťová voda kyselejší.
• Monitorovat pH mnoha dalších denně používaných produktů, jako je mléko, šampony atd.

Tři způsoby měření pH roztoku

• Pomocí indikátorového proužku, který po umístění do roztoku odpovídajícím způsobem změní svou barvu. Poté se proužek vyjme a jeho barva se porovná s barvou na barevné tabulce, aby se určila odpovídající hodnota pH.
• Pomocí pH indikátorové kapaliny, kde je do kapaliny přidán neznámý roztok a změněná barva kapaliny je porovnána s již dostupnou barvou na barevném kolečku, aby se určila hodnota pH.
• Pomocí senzoru pH, kde lze sondu jednoduše vložit do roztoku a provést odečet pH.

5 Výhody použití pH metru oproti jiným metodám

• Poskytují přesnější měření.
• Mohou být snadno použity.
• Odečítání pH je poměrně srovnatelné.
• Poskytují přesnější měření, protože mohou měřit až 1/100^thjednotky pH.
• Jsou opakovaně použitelné.

Princip pH metru nebo senzoru pH

pH metr v zásadě funguje na skutečnosti, že rozhraní dvou kapalin produkuje elektrický potenciál, který lze měřit. Jinými slovy, když je kapalina uvnitř krytu vyrobeného ze skla umístěna do jiného roztoku, než je tato kapalina, existuje mezi těmito kapalinami elektrochemický potenciál.

Součásti snímače pH

Je to v podstatě elektroda skládající se ze 4 složek:

• Měřicí elektroda : Je to trubice vyrobená ze skla a skládá se z tenké skleněné baňky, která je k ní přivařena a je naplněna roztokem chloridu draselného o známém pH 7. Obsahuje také blok chloridu stříbrného připojený k prvku stříbra. Generuje napětí použité k měření pH neznámého roztoku.

A Měřicí elektroda

• Referenční elektroda : Je to skleněná trubice sestávající z roztoku chloridu draselného v těsném kontaktu s blokem chloridu rtuťnatého na konci chloridu draselného. Používá se k zajištění stabilního připojení nulového napětí k dokončení celého obvodu.

  

  Referenční elektroda

• Předzesilovač : Jedná se o zařízení pro úpravu signálu a převádí signál s vysokou impedancí pH elektrody na signál s nízkou impedancí. Posiluje a stabilizuje signál, takže je méně citlivý na elektrický šum.

Předzesilovač

• Vysílač nebo analyzátor : Slouží k zobrazení elektrického signálu senzoru a skládá se z teplotního senzoru pro kompenzaci změny teploty.

Vysílač nebo analyzátor

Práce s pH senzorem:

Práce s pH senzorem

Elektroda je umístěna uvnitř kádinky naplněné roztokem, jehož pH má být měřeno. Skleněná baňka svařená na konci měřicí elektrody se skládá z iontů lithia, které jsou k ní dotovány, což působí jako iontově selektivní bariéru a umožňuje vodíkovým iontům z neznámého roztoku migrovat bariérou a interagovat se sklem a vyvíjet elektrochemický potenciál související s koncentrací vodíkových iontů. The potenciál měřicí elektrody tedy se mění s koncentrací vodíkových iontů. Naproti tomu potenciál referenční elektrody se nemění s koncentrací vodíkových iontů a poskytuje stabilní potenciál, s nímž je porovnávána měřicí elektroda. Skládá se z neutrálního roztoku, který umožňuje výměnu iontů s neznámým roztokem přes porézní separátor, čímž vytváří spojení s nízkým odporem k dokončení celého obvodu. Rozdíl potenciálů mezi oběma elektrodami poskytuje přímé měření koncentrace vodíkových iontů nebo pH systému a je nejprve předzesilován, aby se posílil, a poté je dán voltmetru.

U = E_pH- JE_ref

JE_pH- Napěťový potenciál měřicí elektrody

JE_ref- Napěťový potenciál referenční elektrody

Hodnota pH se vypočítá na základě Nernstovy rovnice, která uvádí, že změna celkového potenciálu pro každou změnu pH je

U = -kTpH

k- Boltzmannova konstanta, T-teplota.

Bezpečnostní opatření při měření pH:

• Potenciál elektrody měřicí elektrody má tendenci kolísat s teplotou, což může ovlivnit měření pH. Z tohoto důvodu je třeba poskytnout techniku ​​teplotní kompenzace. Toho je dosaženo buď ručně provedením samostatného měření teploty a zadáním hodnoty do pH metru, nebo pomocí automatické teplotní kompenzace, která se skládá z teplotní senzor přiváděna k pH metru.
• Vzhledem k tomu, že sklo je ve skutečnosti špatným vodičem elektřiny, měřící elektroda ve skutečnosti poskytuje vysoký odpor ve srovnání s odporem referenční elektrody, což způsobuje velký pokles napětí, který ovlivňuje měření výstupu. Řešení tohoto problému je pomocí zesilovače s vysokým odporem nebo pomocí nastavení měření nulové rovnováhy napětí.
• Kyselina fluorovodíková by se neměla používat v žádném roztoku, protože rozpouští sklo

Moderní senzory pH dostupné na trhu:

• PHE-45P : Může měřit pH v celém rozsahu s citlivostí 0,02 pH a pracuje v teplotním rozsahu -5 až + 95 ° C. Skládá se z teplotního kompenzátoru Pt1000 RTD.

PHE-45P

• WQ201 pH senzor : Měří ji společnost Global Water Instrumentation Inc a jsou namontovány na 25 stopách lodních kabelů délky až 500 stop s výkonem 4–20 mA.

WQ201 pH senzor

Aplikace zahrnující pH senzor

Kontrola pH

Měření pH hraje důležitou roli v mnoha průmyslových aplikacích, jako je kontrola chemikálií v průmyslových pračkách, měření oxidu siřičitého v cukrovarech a optimalizace koagulace při čiření vody. Poskytuje kontrolní bod pro neutralizaci kyselin a zásad.

Systém kontroly pH se používá k měření pH roztoku a také kontroluje přidání neutralizačního činidla k udržení roztoku na neutrálně definovaném pH. Skládá se z pH analyzátoru a dvou nebo více pH senzorů.

Kontrola pH

Nyní, když jsme měli základní znalosti o senzoru pH a jeho aplikaci při regulaci pH, dejte nám vědět o některých dalších aplikacích tohoto senzoru. Pokud jste se dále dotazovali na toto téma nebo na elektrické a elektronické projekty zanechat komentáře níže.

Fotografie Kredit -

• A Měřicí elektroda od Sensorland
• Referenční elektroda od Sensorland
• Vysílač nebo analyzátor od Web.tradekorea
• Práce s pH senzorem Seafriends
• PHE-45P od Omega
• WQ201 pH senzor od Globalw
• Systém kontroly pH pomocí JE