Definere pH

pH er den numeriske representasjonen av gram-ekvivalent per liter hydrogenionkonsentrasjon i en hvilken som helst løsning. Det varierer mellom 0 og 14. Det er den logaritmiske målingen av mol hydrogenioner per liter løsning. Løsningene med en pH-verdi mellom 0 og 7 er sure oppløsninger med en stor konsentrasjon av hydrogenioner, mens oppløsninger med pH-verdier mellom 8 og 14 er basiske løsninger med liten hydrogenkonsentrasjon. Løsningene med en pH-verdi på 7 er nøytrale løsninger. Måling av pH gir mål av alkalinitet eller surhet i en løsning.

Hvorfor er pH-måling viktig?

For å overvåke pH-nivået i blodet, som må være mellom 7,35 og 7,45
Å overvåke jordens pH-nivå for optimal vekst av avlinger i henhold til kravene.
Å overvåke pH i regn slik at vi kan oppdage forurensningene i luften, hvis regnvannet blir surere.
For å overvåke pH-verdien til mange andre daglige brukte produkter som melk, sjampo, etc.

Tre måter å måle pH i en løsning

Ved å bruke en indikatorstrimmel som når den plasseres i en løsning, endrer fargen tilsvarende. Stripen tas deretter ut og fargen blir matchet med en farge i fargekartet for å bestemme den tilsvarende pH-verdien.
Ved å bruke en pH-indikatorvæske der den ukjente løsningen tilsettes væsken og den endrede fargen på væsken blir matchet med en allerede tilgjengelig farge på fargehjulet for å bestemme pH-verdien.
Ved hjelp av en pH-sensor der en probe enkelt kan settes inn i løsningen og pH-avlesning kan gjøres.

5 Fordeler med å bruke pH-måler fremfor andre metoder

De gir mer nøyaktige målinger.
De kan enkelt brukes.
PH-avlesningen er lettere relativt.
De gir mer presise målinger da de kan måle opptil 1/100^thav pH-enhet.
De er gjenbrukbare.

Prinsippet om pH-måler eller pH-sensor

pH-meter fungerer i utgangspunktet på det faktum at et grensesnitt av to væsker produserer et elektrisk potensial som kan måles. Med andre ord, når en væske inne i et kabinett av glass plasseres i en annen løsning enn den væsken, eksisterer det et elektrokjemisk potensial mellom de to væskene.

Komponenter for pH-sensorer

Det er i utgangspunktet en elektrode som består av 4 komponenter:

En måleelektrode : Det er et rør som består av glass og består av en tynn glasspære sveiset til den, fylt opp med kaliumkloridoppløsning med kjent pH på 7. Den inneholder også en blokk med sølvklorid festet til et sølvelement. Den genererer spenningen som brukes til å måle pH i den ukjente løsningen.

En måleelektrode

“3 -faset motor koblingsskjema star delta ”

En referanseelektrode : Det er et glassrør som består av en kaliumkloridløsning i intim kontakt med en kvikksølvkloridblokk på slutten av kaliumkloridet. Den brukes til å gi en stabil nullspenningstilkobling for å fullføre hele kretsen.

En referanseelektrode

Forforsterker : Det er en signalbehandlingsanordning og konverterer pH-elektrodesignalet med høy impedans til et signal med lav impedans. Det styrker og stabiliserer signalet, noe som gjør det mindre utsatt for elektrisk støy.

Forforsterker

Sender eller analysator : Den brukes til å vise sensorens elektriske signal og består av en temperatursensor for å kompensere for temperaturendringen.

Sender eller analysator

Arbeid av pH-sensor:

Arbeid av pH-sensor

Elektroden er plassert inne i begeret fylt med en løsning hvis pH skal måles. Glasspæren sveiset på slutten av måleelektroden består av litiumioner dopet til den som får den til å fungere som en ioneselektiv barriere og lar hydrogenionene fra den ukjente løsningen vandre gjennom barrieren og samhandle med glasset og utvikle elektrokjemisk potensial relatert til hydrogenionkonsentrasjonen. De måleelektrodepotensial endres dermed med hydrogenionkonsentrasjonen. På den annen side endrer ikke referanseelektrodepotensialet seg med hydrogenionkonsentrasjonen og gir et stabilt potensial som måleelektroden sammenlignes med. Den består av en nøytral løsning som får lov til å bytte ioner med den ukjente løsningen gjennom en porøs separator, og danner dermed en lav motstandsforbindelse for å fullføre hele kretsen. Den potensielle forskjellen mellom de to elektrodene gir en direkte måling av hydrogenionkonsentrasjonen eller pH i systemet, og forforsterkes først for å styrke den og deretter til voltmeteret.

U = E_pH- ER_ref

“hvordan lage en sirene ”

ER_pH- Spenningspotensialet til måleelektroden

ER_ref- Spenningspotensial for en referanseelektrode

PH beregnes basert på Nernst-ligningen som sier at endring i det totale potensialet for hver endring i pH er

U = -kTpH

k- Boltzmanns konstant, T- temperatur.

Forholdsregler ved måling av pH:

Måleelektrodens elektrodepotensial har en tendens til å variere med temperaturen, noe som kan påvirke pH-målingen. Av denne grunn skal det tilveiebringes en temperaturkompensasjonsteknikk. Det oppnås enten manuelt ved å foreta en egen temperaturmåling og angi verdien i pH-måleren eller ved å bruke en automatisk temperaturkompensasjon, som består av en temperatur sensor mates til pH-måleren.
Siden glass faktisk er en dårlig leder av elektrisitet, gir måleelektroden faktisk en høy motstand sammenlignet med referanseelektrodens, noe som forårsaker et stort spenningsfall som påvirker utgangsmålingen. En løsning på dette problemet er å bruke en forsterket måler med høy motstand eller ved å bruke en nullbalanse spenningsmåling.
Fluorsyre skal ikke brukes i noen løsning da den oppløser glass

Moderne pH-sensorer tilgjengelig på markedet:

PHE-45P : Den kan måle pH i hele området med en følsomhet på 0,02 pH og fungerer i temperaturområdet fra -5 til + 95 ° C. Den består av en temperaturkompensator Pt1000 RTD.

PHE-45P

WQ201 pH-sensor : Den måles av Global Water Instrumentation Inc og er montert på 25 fot kabler av marine kvalitet med en lengde på opptil 500 fot, med en ytelse på 4-20 mA.

WQ201 pH-sensor

Applikasjoner som involverer pH-sensor

pH-kontroll

pH-måling spiller en viktig rolle i mange industrielle applikasjoner som å kontrollere kjemikalier i industrielle skrubber, måle svoveldioksid i sukkerraffinaderier, og optimalisere koagulering i vannklarering. Det gir et kontrollpunkt for nøytralisering av syrer og baser.

PH-kontrollsystemet brukes til å måle pH i løsningen og kontrollerer også tilsetningen av et nøytraliserende middel for å opprettholde løsningen ved en nøytral definert pH. Den består av pH-analysator og to eller flere pH-sensorer.

“hvordan fungerer en likestrømgenerator ”

pH-kontroll

Nå som vi hadde en grunnleggende kunnskap om pH-sensoren og dens anvendelse i pH-kontroll, la oss få vite om noen andre anvendelser av denne sensoren. Hvis du dessuten har spurt om dette emnet eller om det elektriske og elektroniske prosjekter la kommentarene nedenfor.

Fotokreditt -