Udoskonalone czujniki i elektrody to dziś niezbędne narzędzia stosowane w celu zapewnienia stabilnych i dokładnych pomiarów pH. Wielu producentów wprowadza szereg innowacji, które umożliwiają dobór najbardziej optymalnego czujnika do danych warunków procesowych. Co zatem wpływa na dłuższą żywotność elektrod i jednocześnie zapewnia prawidłowy i stabilny pomiar pH?
Pomiar pH – podstawowe metody
Skala pH określa kwasowość lub zasadowość wodnych roztworów związków chemicznych w skali 0-14. Wartość pH definiujemy jako ujemny logarytm dziesiętny aktywności zawartych w roztworze wodnym jonów hydroniowych.
pH = – log10 [H3O+]
Pomiar pH oznacza się poprzez różne metody. Niewątpliwie najpopularniejsza a jednocześnie najmniej dokładna to wskaźniki kwasowości. Inną metodą jest miareczkowanie potencjometryczne, w której mierzoną próbkę zobojętnia się dokładnie odmierzonymi ilościami kwasu lub zasady aż do uzyskania SEM = 0 ogniwa pH – metrycznego. W zakresie pomiarów procesowych online stosuje się natomiast metodę potencjometryczną nazywaną pH-metrią. Polega ona na pomiarze siły elektromotorycznej ogniwa złożonego ze wskaźnikowej elektrody szklanej. Jej potencjał zależy bowiem od aktywności oznaczanego jonu i elektrody odniesienia.
Skupimy się dziś na analizie potencjometrycznej pomiaru pH, którą powszechnie wykonuje się przy pomocy elektrod szklanych czyli tzw. czujników kombinowanych. Elektroda kombinowana składa się ze szklanej elektrody pomiarowej, elektrody odniesienia (porównawczej) i połączenia elektrolitycznego.
Dłuższa żywotność elektrod a pomiar pH – rozwiązania firmy Hamilton
Elektroda pomiarowa to wąska szklana rurka zakończona membraną w kształcie bańki. Wewnątrz wypełniona jest roztworem buforowym o znanym pH, zawierającym chlorki.
W celu zapewnienia maksymalnej żywotności procesowych elektrod kombinowanych do pomiaru pH, producenci wprowadzili w swoich rozwiązaniach kilka innowacji.
Pod rozwagę weźmiemy udoskonalenia w elektrodach, które proponuje firma Hamilton.
Warto zauważyć, że pomiar pH czujnikami tej firmy, dzięki różnorodności membran, umożliwia dobór najbardziej optymalnej elektrody do danych warunków procesowych badanego medium. Membrany szklane typu H odznaczają się dobrą odpornością chemiczną. Jednocześnie gwarantują długoterminową stabilność pomiarową. Minimalny wpływ alkaliów na szkło typu H pozwala uzyskać z pewnością dokładne pomiary mediów o wysokim pH lub temperaturze (do 130°C). Membrany typu PHI z kolei gwarantują powtarzalność pomiarów w procesach sterylizacji parą, mycia CIP i autoklawowania przy temperaturach do 140°C. Szkło typu HF daje natomiast najdłuższą możliwą żywotność czujników pracujących w roztworach zawierających kwas fluorowodorowy.
Układ referencyjny w czujnikach do pomiaru pH firmy Hamilton wyposażony jest w barierę jonów utrudniającą przedostawanie się jonów srebra do elektrolitu. Dzięki temu zapobiega zatruwaniu elektrody. Należy pamiętać, że ma to szczególne znaczenie przy pomiarach pH mediów zawierających jony siarczkowe, jony amonowe czy halogenki. Mogą one wchodzić w interakcje z jonami srebra jednocześnie zatykając diafragmę. System referencyjny z barierą jonową z kolei polepsza stabilność potencjału referencyjnego oraz wydłuża żywotność elektrody kombinowanej. W porównaniu z elektrodami standardowymi, niewyposażonymi w barierę, żywotność tę wydłuża kilkukrotnie.
Zastosowanie elektrolitu POLISOLVE zapewnia bezobsługową pracę elektrody, a to z kolei zapewnia wydłużenie jej żywotność. Elektrolit FOODLYTE został opracowany specjalnie dla potrzeb przemysłu farmaceutycznego, biotechnologicznego i spożywczego. Elektrolit jest bezwonny, bezsmakowy oraz biokompatybilny. Elektrody wypełnione elektrolitem FOODLYTE są przeznaczone do aplikacji, w których zachodzą procesy sterylizacji, mycia CIP i autoklawowanie (temp. do 140°C).
Diafragma typu otwartego
Kolejnym nowoczesnym rozwiązaniem jest diafragma typu otwartego. Jest to pojedyncza cienka kapilara o średnicy 2000 razy większej od mikroskopijnych kanalików, jakie zawierają standardowe membrany ceramiczne. W ten sposób wyeliminowano problem zatykania mikroskopijnych kanalików w membranach ceramicznych przy pomiarach roztworów zawierających zabrudzenia lub zawiesinę.
Diafragma typu otwartego uniemożliwia przedostanie się roztworu mierzonego do wnętrza elektrody odniesienia. Bez wątpienia ułatwia i przyspiesza ruch jonów, co ma wpływ na szybki czas odpowiedzi i zwiększenie dokładności pomiarów.
Zintegrowany przetwornik to kolejna możliwość, która ma wpływ na wydłużenie żywotności elektrod do pomiarów pH. Cyfrowe czujniki do pomiaru pH wyposażono w dwa interfejsy: analogowy 2× 4÷20 mA i cyfrowy 2× Modbus. Umożliwiają bezpośrednie połączenie z systemem.
Podsumowując – pamiętajmy, że pomiar pH udoskonalonymi technologicznie elektrodami naprawdę realnie wpływa ich na stabilność i dokładność. Ponadto firma Hamilton swoimi rozwiązaniami zapewnia maksymalizację żywotności elektrod.
Po więcej szczegółów na temat żywotności elektrod do pomiaru pH, zapraszamy do lektury artykuły naszego kwartalnika „Pod kontrolą”:
Temat wydania: Dłuższa żywotność procesowych elektrod do pomiaru pH
