Kaip apskaičiuoti pH vožtuvą? PH jutiklio pagrindai ir darbas

PH apibrėžimas

pH yra skaitinis gramo ekvivalento, išreikšto vandenilio jonų koncentracijos litre, skaičius bet kuriame tirpale. Jis svyruoja nuo 0 iki 14. Tai vandenilio jonų molių, esančių litre tirpalo, logaritminis matavimas. Tirpalai, kurių pH vertė yra nuo 0 iki 7, yra rūgštiniai tirpalai, kuriuose yra didelė vandenilio jonų koncentracija, o tirpalai, kurių pH vertė yra nuo 8 iki 14, yra baziniai tirpalai, kurių vandenilio koncentracija yra maža. Tirpalai, kurių pH vertė yra 7, yra neutralūs. Matuojant pH gaunamas tirpalo šarmingumas arba rūgštingumas.

Kodėl pH matavimas yra būtinas?

• Stebėti kraujo pH lygį, kuris turi būti nuo 7,35 iki 7,45
• Stebėti dirvožemio pH lygį, siekiant optimalaus pasėlių augimo pagal reikalavimus.
• Stebėti lietaus pH, kad galėtume aptikti ore esančius teršalus, jei lietaus vanduo taps rūgštesnis.
• Stebėti daugelio kitų kasdien naudojamų produktų, tokių kaip pienas, šampūnas ir kt., PH.

Trys būdai išmatuoti tirpalo pH

• Naudojant indikatorinę juostelę, kuri, įdėta į tirpalą, atitinkamai keičia savo spalvą. Tada juostelė išimama ir jos spalva derinama su spalva spalvų lentelėje, kad būtų nustatyta atitinkama pH vertė.
• Naudojant pH indikatorių, kuriame nežinomas tirpalas pridedamas prie skysčio, o pakeista skysčio spalva derinama su jau turima spalva ratuke, kad būtų galima nustatyti pH vertę.
• Naudojant pH jutiklį, kuriame zondą galima tiesiog įkišti į tirpalo vidų ir galima nuskaityti pH.

5 pH matuoklio naudojimo pranašumai prieš kitus metodus

• Jie suteikia tikslesnius matavimus.
• Jie gali būti lengvai naudojami.
• PH rodmenis palyginti lengviau.
• Jie pateikia tikslesnius matavimus, nes gali išmatuoti iki 1/100^tūkstpH vieneto.
• Jie yra daugkartinio naudojimo.

PH matuoklio arba pH jutiklio principas

pH matuoklis iš esmės veikia tuo, kad dviejų skysčių sąsaja sukuria elektrinį potencialą, kurį galima išmatuoti. Kitaip tariant, kai skystis korpuso, pagaminto iš stiklo, viduje dedamas į kitokį nei tas skystis, tarp abiejų skysčių egzistuoja elektrocheminis potencialas.

pH jutiklio komponentai

Iš esmės tai yra elektrodas, susidedantis iš 4 komponentų:

• Matavimo elektrodas : Tai vamzdis, pagamintas iš stiklo ir susideda iš prie jo suvirintos plonos stiklinės lemputės, užpildytos kalio chlorido tirpalu, kurio pH yra 7. Jame taip pat yra sidabro chlorido blokas, pritvirtintas prie sidabro elemento. Jis sukuria įtampą, naudojamą nežinomo tirpalo pH matuoti.

Matavimo elektrodas

• Etaloninis elektrodas Tai stiklinis vamzdelis, sudarytas iš kalio chlorido tirpalo, glaudžiai kontaktuojančio su gyvsidabrio chlorido bloku kalio chlorido gale. Jis naudojamas stabiliai nulio įtampos jungčiai užtikrinti, kad būtų užbaigta visa grandinė.

  

  Etaloninis elektrodas

• Pavarų stiprintuvas : Tai signalo kondicionavimo įtaisas, kuris konvertuoja didelės impedancijos pH elektrodo signalą į mažos impedansinės vertės signalą. Tai sustiprina ir stabilizuoja signalą, todėl jis nėra toks jautrus elektriniam triukšmui.

Pavarų stiprintuvas

• Siųstuvas arba analizatorius : Jis naudojamas jutiklio elektriniam signalui rodyti ir susideda iš temperatūros jutiklio, kuris kompensuoja temperatūros pokyčius.

Siųstuvas arba analizatorius

PH jutiklio veikimas:

PH jutiklio veikimas

Elektrodas dedamas į stiklinę, užpildytą tirpalu, kurio pH turi būti matuojamas. Stiklo lemputė, suvirinta matavimo elektrodo gale, susideda iš į jį įlietų ličio jonų, todėl jis veikia kaip selektyvus jonų barjeras ir leidžia nežinomo tirpalo vandenilio jonams migruoti per barjerą ir sąveikauja su stiklu, sukuriant elektrocheminis potencialas, susijęs su vandenilio jonų koncentracija. matavimo elektrodo potencialas taigi kinta priklausomai nuo vandenilio jonų koncentracijos. Kita vertus, etaloninio elektrodo potencialas nesikeičia priklausomai nuo vandenilio jonų koncentracijos ir suteikia stabilų potencialą, su kuriuo lyginamas matavimo elektrodas. Jis susideda iš neutralaus tirpalo, kuriam leidžiama keistis jonais su nežinomu tirpalu per porėtą separatorių, taip sukuriant mažo pasipriešinimo jungtį, kad būtų užbaigta visa grandinė. Potencialų skirtumas tarp dviejų elektrodų leidžia tiesiogiai išmatuoti vandenilio jonų koncentraciją arba sistemos pH ir yra iš anksto nustatomas, kad jį sustiprintų, ir tada pateikiamas voltmetrui.

U = E_pH- IS_nuoroda

IS_pH- matavimo elektrodo įtampos potencialas

IS_nuoroda- etaloninio elektrodo įtampos potencialas

PH apskaičiuojamas remiantis Nernsto lygtimi, kurioje teigiama, kad kiekvieno pH pokyčio bendro potencialo pokytis yra

U = -kTpH

k- Boltzmanno pastovioji, T- temperatūra.

Atsargumo priemonės matuojant pH:

• Matavimo elektrodo elektrodo potencialas paprastai kinta priklausomai nuo temperatūros, o tai gali turėti įtakos pH matavimui. Dėl šios priežasties turi būti numatyta temperatūros kompensavimo technika. Tai pasiekiama rankiniu būdu, atskirai matuojant temperatūrą ir įvedant vertę į pH metrą, arba naudojant automatinę temperatūros kompensaciją, kurią sudaro temperatūros jutiklis paduodamas į pH matuoklį.
• Kadangi stiklas iš tikrųjų yra blogas elektros laidininkas, matavimo elektrodas iš tikrųjų užtikrina aukštą atsparumą, palyginti su etaloniniu elektrodu, sukeldamas didelį įtampos kritimą, kuris turi įtakos išėjimo matavimui. Šios problemos sprendimas yra naudojant didelio pasipriešinimo sustiprintą matuoklį arba nulinio balanso įtampos matavimo nustatymą.
• Fluoro rūgšties negalima naudoti jokiame tirpale, nes ji tirpdo stiklą

Šiuolaikiniai pH jutikliai, kuriuos galima įsigyti rinkoje:

• PHE-45P : Jis gali išmatuoti pH visoje diapazone, kurio jautrumas yra 0,02 pH ir veikia temperatūros diapazone nuo -5 iki + 95 ° C. Jį sudaro temperatūros kompensatorius Pt1000 RTD.

PHE-45P

• WQ201 pH jutiklis : Jis matuojamas „Global Water Instrumentation Inc“ ir yra montuojamas ant 25 pėdų jūrinių kabelių, kurių ilgis iki 500 pėdų, kurių galia yra 4–20 mA.

WQ201 pH jutiklis

Programos, susijusios su pH jutikliu

pH kontrolė

pH matavimas vaidina svarbų vaidmenį daugelyje pramonės sričių, pavyzdžiui, kontroliuojant chemines medžiagas pramoniniuose valytuvuose, matuojant sieros dioksidą cukraus perdirbimo gamyklose ir optimizuojant krešėjimą skaidrinant vandenį. Tai suteikia rūgščių ir bazių neutralizavimo kontrolinį tašką.

Tirpalo pH matavimui naudojama pH kontrolės sistema, taip pat kontroliuojamas neutralizuojančio agento pridėjimas, kad tirpalas išlaikytų neutralų apibrėžtą pH. Jį sudaro pH analizatorius ir du ar daugiau pH jutiklių.

pH kontrolė

Dabar, kai turėjome pagrindinių žinių apie pH jutiklį ir jo taikymą kontroliuojant pH, praneškite mums apie kai kurias kitas šio jutiklio taikymo sritis. Be to, jei teiravotės šios temos arba dėl elektros ir elektroniniai projektai palikite komentarus žemiau.

Nuotraukų kreditas -

• Matavimo elektrodas pagal Sensorland
• Etaloninis elektrodas Sensorland
• Siųstuvas arba analizatorius Web.tradekorea
• PH jutiklio veikimas Jūros draugai
• „PHE-45P“ Omega
• WQ201 pH jutiklis „Globalw“
• pH kontrolės sistema YRA