Kako izračunati pH ventil? Osnove i rad pH senzora

Kako izračunati pH ventil? Osnove i rad pH senzora

Definiranje pH

pH je numerički prikaz gram-ekvivalenta po litri koncentracije vodikovih iona u bilo kojoj otopini. Ona varira između 0 i 14. To je logaritamsko mjerenje molova vodikovih iona po litri otopine. Otopine s pH vrijednosti između 0 i 7 su kisele otopine s velikom koncentracijom vodikovih iona, dok su otopine s pH vrijednostima između 8 i 14 osnovne otopine s malom koncentracijom vodika. Otopine koje imaju pH vrijednost 7 su neutralne otopine. Mjerenje pH daje mjeru lužnatosti ili kiselosti otopine.



Zašto je mjerenje pH neophodno?


  • Za praćenje razine pH krvi koja mora biti između 7,35 i 7,45
  • Praćenje razine pH tla za optimalan rast usjeva prema zahtjevima.
  • Praćenje pH kiše kako bismo mogli otkriti onečišćujuće tvari u zraku ako kišnica postane kiselija.
  • Za praćenje pH mnogih drugih svakodnevno korištenih proizvoda poput mlijeka, šampona itd.

Tri načina za mjerenje pH otopine





  • Korištenjem trake indikatora koja kada se stavi u otopinu, u skladu s tim promijeni boju. Zatim se traka izvadi i boja joj se uskladi s bojom na karti boja kako bi se odredila odgovarajuća pH vrijednost.
  • Korištenjem tekućine s indikatorom pH, gdje se u tekućinu dodaje nepoznata otopina, a promijenjena boja tekućine podudara se s već dostupnom bojom na kotačiću za boje, da se odluči o pH vrijednosti.
  • Korištenjem pH senzora gdje se sonda može jednostavno umetnuti u otopinu i može se izvršiti očitanje pH vrijednosti.

5 Prednosti upotrebe pH metra u odnosu na druge metode

  • Daju preciznija mjerenja.
  • Mogu se lako koristiti.
  • Očitanje pH lakše je usporedno.
  • Daju preciznija mjerenja jer mogu izmjeriti do 1/100thpH jedinice.
  • Mogu se ponovno koristiti.

Načelo pH metra ili pH senzora

pH-mjerač u osnovi djeluje na tome da sučelje dviju tekućina stvara električni potencijal koji se može izmjeriti. Drugim riječima, kada se tekućina unutar kućišta od stakla stavi u otopinu koja nije ta tekućina, postoji elektrokemijski potencijal između te dvije tekućine.



Komponente pH osjetnika

To je u osnovi elektroda koja se sastoji od 4 komponente:


  • Mjerna elektroda : To je cijev izrađena od stakla, a sastoji se od tanke staklene žarulje zavarene na nju, napunjene otopinom kalijevog klorida poznatog pH od 7. Sadrži i blok srebrnog klorida pričvršćen za srebrni element. Stvara napon koji se koristi za mjerenje pH nepoznate otopine.
Mjerna elektroda

Mjerna elektroda

  • Referentna elektroda : To je staklena cijev koja se sastoji od otopine kalijevog klorida u prisnom kontaktu s blokom žive klorida na kraju kalijevog klorida. Koristi se za osiguravanje stabilne nultonatske veze za dovršetak cijelog kruga.

    Referentna elektroda

    Referentna elektroda

  • Predpojačalo : Uređaj je za kondicioniranje signala i pretvara signal elektrode visoke impedancije u signal niske impedancije. Pojačava i stabilizira signal, čineći ga manje podložnim električnim bukama.
Predpojačalo

Predpojačalo

  • Odašiljač ili analizator : Koristi se za prikaz električnog signala senzora, a sastoji se od temperaturnog senzora za kompenzaciju promjene temperature.
Odašiljač ili analizator

Odašiljač ili analizator

Rad pH senzora:

Rad senzora pH

Rad senzora pH

Elektroda se stavlja u čašu napunjenu otopinom čiji se pH treba izmjeriti. Staklena žarulja zavarena na kraju mjerne elektrode sastoji se od litij-iona koji su joj dopirani, što joj omogućuje da djeluje kao ionsko-selektivna barijera i omogućuje da vodikovi ioni iz nepoznate otopine migriraju kroz barijeru i u interakciji sa staklom, razvijajući elektrokemijski potencijal povezan s koncentracijom vodikovih iona. The mjerni potencijal elektrode tako se mijenja s koncentracijom vodikovih iona. S druge strane, referentni potencijal elektrode ne mijenja se s koncentracijom vodikovih iona i daje stabilan potencijal protiv kojeg se uspoređuje mjerna elektroda. Sastoji se od neutralne otopine kojoj je dopušteno izmjenjivanje iona s nepoznatom otopinom kroz porozni separator, stvarajući tako vezu s malim otporom kako bi se dovršio cijeli krug. Razlika potencijala između dviju elektroda daje izravno mjerenje koncentracije vodikovih iona ili pH sustava i prvo se pojačava da bi se ojačalo, a zatim daje voltmetru.

U = EpH- JEref

JEpH- Naponski potencijal mjerne elektrode

JEref- Naponski potencijal referentne elektrode

PH se izračunava na temelju Nernstove jednadžbe koja kaže da je promjena ukupnog potencijala za svaku promjenu pH

U = -kTpH

k- Boltzmannova konstanta, T- temperatura.

Mjere opreza pri mjerenju pH:

  • Potencijal elektrode mjerne elektrode ima tendenciju promjene u zavisnosti od temperature, što može utjecati na mjerenje pH. Iz tog razloga treba osigurati tehniku ​​kompenzacije temperature. To se postiže ručno zasebnim mjerenjem temperature i unošenjem vrijednosti u pH metar ili pomoću automatske kompenzacije temperature koja se sastoji od senzor temperature dovedena na pH metar.
  • Budući da je staklo zapravo loš vodič električne energije, mjerna elektroda zapravo pruža veliki otpor u usporedbi s otporom referentne elektrode, uzrokujući veliki pad napona koji utječe na mjerenje izlaza. Rješenje ovog problema je upotrebom pojačanog mjerača s velikim otporom ili pomoću postavki za mjerenje napona nulte ravnoteže.
  • Fluorovodonična kiselina ne smije se koristiti u bilo kojoj otopini jer otapa staklo

Moderni pH senzori dostupni na tržištu:

  • PHE-45P : Može mjeriti pH u cijelom rasponu s osjetljivošću od 0,02pH i djeluje u temperaturnom rasponu od -5 do + 95 ° C. Sastoji se od temperaturnog kompenzatora Pt1000 RTD.
PHE-45P

PHE-45P

  • WQ201 pH senzor : Izmjerava ga Global Water Instrumentation Inc i montirani su na 25ft morskih kabela duljine do 500 ft, s izlazom od 4-20mA.
WQ201 pH senzor

WQ201 pH senzor

Primjene Uključujući pH senzor

Kontrola pH

Mjerenje pH igra važnu ulogu u mnogim industrijskim primjenama, poput kontrole kemikalija u industrijskim uređajima za pročišćavanje, mjerenja sumpornog dioksida u rafinerijama šećera i optimizacije koagulacije u pročišćavanju vode. Pruža kontrolnu točku za neutraliziranje kiselina i baza.

Sustav za kontrolu pH koristi se za mjerenje pH otopine, a također kontrolira dodavanje neutralizirajućeg sredstva za održavanje otopine na neutralno definiranom pH. Sastoji se od pH analizatora i dva ili više pH senzora.

Kontrola pH

Kontrola pH

Sad kad smo imali osnovno znanje o pH senzoru i njegovoj primjeni u kontroli pH, obavijestite nas o nekim drugim primjenama ovog senzora. Ako ste nadalje pitali o ovoj temi ili o električnim i elektronički projekti ostavite komentare u nastavku.

Fotografije -