Definiera pH

pH är den numeriska representationen av gramekvivalenter per liter vätejonkoncentration i vilken lösning som helst. Det varierar mellan 0 och 14. Det är den logaritmiska mätningen av mol vätejoner per liter lösning. Lösningarna med ett pH-värde mellan O och 7 är sura lösningar med en stor koncentration av vätejoner, medan lösningar med pH-värden mellan 8 och 14 är basiska lösningar med liten vätekoncentration. Lösningarna med ett pH-värde av 7 är neutrala lösningar. Att mäta pH ger mätningen av alkaliniteten eller surheten hos en lösning.

Varför är pH-mätning viktigt?

För att övervaka blodets pH-nivå, som måste vara mellan 7,35 och 7,45
Att övervaka jordens pH-nivå för optimal tillväxt av grödor enligt kraven.
Att övervaka pH i regn så att vi kan upptäcka föroreningarna i luften om regnvattnet blir surare.
För att övervaka pH för många andra dagligen använda produkter som mjölk, schampo etc.

Tre sätt att mäta pH i en lösning

Använd en indikatorremsa som, när den placeras i en lösning, ändrar färg därefter. Remsan tas sedan ut och dess färg matchas med en färg i färgschemat för att bestämma motsvarande pH-värde.
Använd en pH-indikatorvätska där den okända lösningen läggs till vätskan och den ändrade färgen på vätskan matchas med en redan tillgänglig färg på färghjulet för att bestämma pH-värdet.
Med hjälp av en pH-sensor där en sond enkelt kan sättas in i lösningen och pH-avläsning kan göras.

5 Fördelar med att använda pH-mätare jämfört med andra metoder

De ger mera noggranna mätningar.
De kan lätt användas.
PH-avläsningen är lättare jämförelsevis.
De ger mer exakta mätningar eftersom de kan mäta upp till 1/100^thav pH-enhet.
De kan återanvändas.

Princip för pH-mätare eller pH-sensor

pH-mätaren fungerar i grunden på det faktum att ett gränssnitt mellan två vätskor producerar en elektrisk potential som kan mätas. Med andra ord, när en vätska inuti ett hölje av glas placeras i en annan lösning än den vätskan, finns det en elektrokemisk potential mellan de två vätskorna.

Komponenter för pH-sensorer

Det är i grunden en elektrod som består av fyra komponenter:

En mätelektrod : Det är ett rör som består av glas och består av en tunn glödlampa svetsad på den, fylld med kaliumkloridlösning med känt pH på 7. Den innehåller också ett block av silverklorid fäst vid ett silverelement. Den genererar spänningen som används för att mäta pH i den okända lösningen.

En mätelektrod

“vad är ett scada -system ”

En referenselektrod : Det är ett glasrör som består av en kaliumkloridlösning i intim kontakt med ett kvicksilverkloridblock i slutet av kaliumkloriden. Den används för att tillhandahålla en stabil nollspänningsanslutning för att slutföra hela kretsen.

En referenselektrod

Förförstärkare : Det är en signalbehandlingsanordning och omvandlar högimpedans pH-elektrodsignal till en lågimpedanssignal. Den stärker och stabiliserar signalen, vilket gör den mindre känslig för elektriskt brus.

Förförstärkare

Sändare eller analysator : Den används för att visa sensorns elektriska signal och består av en temperatursensor för att kompensera för temperaturförändringen.

Sändare eller analysator

Arbeta med pH-sensor:

Arbeta med pH-sensor

Elektroden placeras inuti bägaren fylld med en lösning vars pH ska mätas. Glaskolan svetsad i slutet av mätelektroden består av litiumjoner dopade till den vilket får den att fungera som en jonselektiv barriär och låter vätejonerna från den okända lösningen vandra genom barriären och samverka med glaset och utveckla en elektrokemisk potential relaterad till vätejonkoncentrationen. De mätelektrodspotential ändras således med vätejonkoncentrationen. Å andra sidan ändras inte referenselektrodpotentialen med vätejonkoncentrationen och ger en stabil potential mot vilken mätelektroden jämförs. Den består av en neutral lösning som tillåts att utbyta joner med den okända lösningen genom en porös separator, vilket bildar en anslutning med låg resistans för att slutföra hela kretsen. Potentialskillnaden mellan de två elektroderna ger en direkt mätning av vätejonkoncentrationen eller pH-värdet i systemet och först förstärks för att förstärka den och ges sedan till voltmätaren.

U = E_pH- ÄR_ref

“gör en bilbatteriladdare ”

ÄR_pH- Mätelektrodens spänningspotential

ÄR_ref- Spänningspotential för en referenselektrod

PH beräknas baserat på Nernst-ekvationen som anger att förändringen i den totala potentialen för varje förändring i pH är

U = -kTpH

k- Boltzmanns konstanta T-temperatur.

Försiktighetsåtgärder vid mätning av pH:

Mätelektrodens elektrodpotential tenderar att variera med temperaturen, vilket kan påverka pH-mätningen. Av denna anledning ska en temperaturkompenseringsteknik tillhandahållas. Det uppnås antingen manuellt genom att göra en separat temperaturmätning och ange värdet i pH-mätaren eller genom att använda en automatisk temperaturkompensation, som består av en temperatursensor matas till pH-mätaren.
Eftersom glas faktiskt är en dålig ledare av elektricitet ger mätelektroden faktiskt ett högt motstånd jämfört med referenselektrodens, vilket orsakar ett stort spänningsfall som påverkar utmätningen. En lösning på detta problem är att använda en förstärkt mätare med högt motstånd eller genom att använda en nollbalansspänningsmätning.
Fluorsyra bör inte användas i någon lösning eftersom den löser upp glas

Moderna pH-sensorer finns på marknaden:

PHE-45P : Den kan mäta pH i hela intervallet med en känslighet på 0,02 pH och fungerar i temperaturintervallet -5 till + 95 ° C. Den består av en temperaturkompensator Pt1000 RTD.

PHE-45P

WQ201 pH-sensor : Den mäts av Global Water Instrumentation Inc och är monterad på 25 fot marina kablar med en längd upp till 500 fot, med en effekt på 4-20 mA.

WQ201 pH-sensor

Applikationer som involverar pH-sensor

pH-kontroll

pH-mätning spelar en viktig roll i många industriella applikationer som att kontrollera kemikalier i industriella skrubber, mäta svaveldioxid i sockerraffinaderier och optimera koagulering i vattenrening. Det ger en kontrollpunkt för neutralisering av syror och baser.

PH-kontrollsystemet används för att mäta lösningens pH och kontrollerar också tillsatsen av ett neutraliserande medel för att hålla lösningen vid ett neutralt definierat pH. Den består av pH-analysator och två eller flera pH-sensorer.

“op amp 741 pin diagram ”

pH-kontroll

Nu när vi hade en grundläggande kunskap om pH-sensorn och dess tillämpning vid pH-kontroll, låt oss veta om några andra tillämpningar av denna sensor. Om du dessutom har frågat om detta ämne eller om det elektriska och elektroniska projekt lämna kommentarerna nedan.

Fotokredit -