Een pH-sensor wordt gebruikt om de pH-waarde te meten met behulp van een glasmembraan dat gevoelig is voor H+ ionen. De sensor meet hun activiteit in een oplossing, waaruit de alkaliteit of zuurgraad kan worden bepaald.
Een pH-sensor bestaat uit twee elektrochemische delen: indicator en referentie. Deze zijn verbonden door een hoog ohmige voltmeter, die de waarden van de bronspanning, de zogenaamde EMK van de oplossingen, omzet in een resultaat van de pH-schaal. Een glazen membraan, dat negatief geladen is, vormt het meetsysteem.
De pH sensor meet het potentiaalverschil tussen de referentie-elektrode en de pH-glaselektrode. Dit verschil is afhankelijk van de concentratie H+ ionen in de oplossing, d.w.z. de zuurgraad/pH van de oplossing.
De steilheid van de pH sensor laat zien hoe het potentiaal van de pH sensor verandert onder invloed van een tienvoudige verandering in de concentratie van het ion waarvoor de sensor gevoelig is. In het geval van een glassensor is dit de verandering in het potentiaal per pH-eenheid (mV/pH).
De pH wordt gemeten met verschillende soorten elektroden:
Tegenwoordig worden combinatie pH sensoren, bekend als combinatie-elektroden, het meest gebruikt voor pH-meting. Ze zijn veel handiger in de meetpraktijk.
Door hun mechanische weerstand zijn pH sensoren met een epoxy behuizing geschikt voor veeleisende toepassingen. Nadeel is de lagere thermische weerstand in vergelijking met pH sensoren met glazen behuizing. De epoxy uitvoering kan gebruikt worden om de pH te bepalen van oplossingen die organische oplosmiddelen en corrosieve stoffen bevatten. De glazen uitvoeringen daarentegen zijn bestand tegen hogere bedrijfstemperaturen en zeer corrosieve oplosmiddelen.
De junctie is het punt waarop de twee elektroden elkaar ontmoeten en waarop de meting plaatsvindt. Sensoren met een dubbele junctie hebben een extra zoutbrug om reacties tussen de elektrode vuloplossing en de meetvloeistof te voorkomen. Deze reacties zouden de elektrodeverbinding kunnen beschadigen. Sensoren met een dubbele junctie worden gebruikt voor toepassing in media die eiwitten, zware metalen of sulfiden bevatten.
Een referentie sensor — gemaakt van glas dat ongevoelig is voor H+ ionen en open is voor de omgeving van het medium — is essentieel om een gedefinieerd en stabiel referentiepotentiaal te garanderen. Dit is belangrijk omdat de potentiaal van de pH sensor hiertegen wordt gemeten. Beide sensoren moeten in dezelfde oplossing worden ondergedompeld.
De pH-sensor moet regelmatig worden schoongemaakt zodat er zich geen materiaal ophoopt op het oppervlak van de glazen bol. Anders kunnen aflezingen onnauwkeurig worden.
In de meeste gevallen is warm water met afwasmiddel voldoende om vet en olie te verwijderen. Kalk- of ijzeroxideaanslag kan worden verwijderd met azijn, citroenzuur of verdund zoutzuur. Reinig het membraan nooit mechanisch. Zelfs afvegen of drogen kan leiden tot fouten in de meetfunctie. Spoel de sensor na het reinigen af met dedeïoniseerd (gedestilleerd) water.
De sensor moet minimaal één keer per maand worden gereinigd. Daarnaast is deze activiteit ook noodzakelijk voor elke calibratie.
Het opbergen van een pH-sensor in een paar stappen:
Sluit de vulopening voor elektrolyt, indien van toepassing.
Vul de beschermkap met elektrolytoplossing.
Plaats de gereinigde sensor in de beschermkap.
Controleer tijdens langdurige opslag regelmatig of er voldoende elektrolyt in de beschermkap zit.
Bewaar de sensor zodanig dat er geen vocht in kan komen.
Bewaar pH-sensoren nooit in demiwater, omdat dit de ionrijke referentie-elektrolyt uitput. In sommige gevallen is het mogelijk om pH 4 of 7 buffers te gebruiken in plaats van de oplossing.
Als de sensor langer dan zes maanden wordt bewaard, moet de KCI-oplossing waarin de elektrode is ondergedompeld na die tijd worden vervangen.
Na het starten van de meting moet de transmitter worden afgestemd op de sensor. Hiervoor zijn drie methoden beschikbaar: eenpunts-, tweepunts— en driepuntskalibratie.
Eenpuntskalibratie is de optimale methode voor toepassingen waarbij een vergelijkende meting alleen kan worden uitgevoerd met een pH handmeetinstrument. Bij deze methode meet je de pH-waarde van je transmitter zo dicht mogelijk bij de sensor van de gekalibreerde handmeter. De waarde van de gekalibreerde handmeter wordt als nulpunt overgenomen in de transmitter.
Tweepuntskalibratie is de meest gebruikte methode voor het meten van pH. Twee bufferoplossingen worden gebruikt voor kalibratie, bijv. pH = 7 en pH = 4. Hoewel pH-transmitters elke volgorde van bufferoplossingen toestaan, is het zinvol om te beginnen met het nulpunt pH = 7.
Driepuntskalibratie — we raden deze methode aan als de kalibratie een bijzonder breed bereik moet dekken, bijv. pH = 4 tot pH = 9.
De pH-sensor moet altijd vóór een serie metingen worden gekalibreerd. Dat kan betekenen, dagelijks. Kalibratie van de pH-sensor dient ook te worden uitgevoerd na elke onderhoudsbeurt (bijv. schoonmaken of vervangen van de sensor), uiterlijk na ongeveer 3 tot 4 weken gebruik.
Hoe kies je een pH-sensor voor een specifieke toepassing? Deze vraag is erg belangrijk omdat de keuze van de sensor van invloed is op de levensduur. Om de juiste sensor te kiezen is het volgende van belang:
Contoleer de parameters van het medium en de installatie waarin de sensor moet werken, zoals het type meetmedium, temperatuur en druk, chemische samenstelling of pH-bereik.
Kies een geschikt diafragma. De potentiaal van de referentie-sensor is stabieler naarmate het membraan meer doorlaatbaar is.
Beslis of de elektrode een geïntegreerde temperatuursensor moet hebben, zoals deJUMO tecLine pH.
Kies, rekening houdend met de toepassing, het soort membraanglas, waaruit het meetgedeelte van de sensor gemaakt wordt.
De levensduur van een pH sensor is beperkt door geleidelijke veroudering van de sensor. Deze veroudering vindt zelfs plaats als de sensor niet gebruikt wordt. De mate van veroudering wordt ook bepaald door de procesparameters en andere factoren. Het is daardoor onmogelijk om de exacte levensduur van een pH sensor te voorspellen.
Een paar belangrijke regels voor een zo lang mogelijke levensduur:
Geschikte positie, verticcaal tussen 0 en 35°. De elektrische aansluiting moet 10° hoger zijn dan het meetmembraan.
Periodieke kalibratie
Opslag in bakjes met vloeibaar KCI om uitdroging van de pH-sensor te voorkomen.
Regelmatig reinigen, vooral als de sensoren in verontreinigende media werken.
Met de combinatie sensoren uit de JUMO ecoLine / JUMO BlackLine pH serie kan de pH van het water in aquaria inclusief zeewateraquaria worden gemeten. De bedrijfstemperatuur van deze sensoren ligt tussen de 0 ena 60°. Bovendien onderscheiden deze sensoren zich door een uitstekende prijs-kwaliteitsverhouding.
JUMO tecLINE HD pH sensoren zijn ontworpen voor de meest veeleisende toepassingen, voor proces— en industriële toepassingen. Ze bevatten ook een ingebouwde pt1000-temperatuursensor.
Typische toepassingsgebieden:
proceswater
industriële afvalwatertechniek: procesafvalwater, afvalwater met sterk vervuilde media: aanwezigheid van olie of elektrodegif
Mijn naam is Saskia van der Laan en ik al geruime tijd bij JUMO waar ik mijn professionele vaardigheden combineer met mijn passie voor schrijven. Steeds met het doel om middels geschreven tekst, de techniek te vertalen naar de praktijk en de lezer te informeren en te inspireren. In mijn vrije tijd sport ik graag en geniet ik van een lange wandeling met de hond.