No Image

Электрод для измерения рн

0 просмотров
11 марта 2020

  • Чем ниже pH, тем среда кислотнее, чем выше, тем щелочнее. Для бассейна показание pH влияет на работоспособность хлора, поэтому о состоянии воды в бассейне всегда судят, начиная с pH. При регулярном обслуживании (сервисе) бассейна , измерение pH — важный пункт всего перечня работ. Принцип измерения pH Схема измерения pH представляет собой два электрода, один из которых электрод сравнения, а второй индикаторный(измерительный) электрод. Гальваническую разницу потенциалов между этими электродами измеряет ph-метр, он же высокоомный милливольтметр. Измерительный электрод представляет собой ионоселективную мембрану, предназначенная для пропускания строго определенного вида ионов, в данном случае — ионы водорода. Мембрана делается из специального натриевого или литиевого стекла толщиной 0,006 — 0,1 мм в форме шарика. Потенциал электрода сравнения (хлорсеребряный электрод) является постоянным или опорным и не изменяется при изменении pH воды. Разность потенциалов между двумя электродами, для простоты, называют потенциалом измерительного электрода (Е), а сам метод измерения pH — потенциометрическим. Потенциал измерительного электрода зависит от концентрации или активности ионов водорода. Он высчитывается по формуле Нернста. За неимением у большинства бассейновых специалистов химического образования, приводить ее не будем. Однако из нее вытекает прямолинейная зависимость потенциала Е от рН. Эту зависимость называют водородной характеристикой электрода, а наклон водородной характеристики — крутизной. Как раз эта крутизна вычисляется и показывается на экранах некоторых контроллеров станций дозирования, что позволяет судить нам о степени годности электрода к дальнейшей работе или же требуемой замене на новый. В процессе эксплуатации крутизна электрода постепенно снижается. Электрическая схема Про крутизну водородной характеристики На водородный показатель оказывает влияние изменение температуры при одинаковой pH: при росте температуры растет и крутизна. Теоретическая крутизна должна быть 59,16 мВ/pH, но по разным причинам она бывает меньше. Если крутизна водородной характеристики электрода опустилась ниже 50 мВ/pH, электрод следует поменять на новый. А вообще, производитель станций дозирования в своих инструкциях помечает, что электроды — есть расходный материал и рассчитаны только на один год работы. Часто, в отсутствии полноценного технического обслуживания, на это не обращают внимания и электроды «работают» по несколько лет, до тех пор пока станция не выкачает на один прием всю канистру какого-нибудь химреагента. При снижении крутизны электрода ниже допустимой можно применить методы реанимации электродов, порой, если это дело не запустить, какое-то время электрод соглашается поработать еще. ( см. Методы реанимации ) Крутизну электродной функции можно рассчитать по формуле s=(U2-U1)/(pH2-pH1. Жаль только, что в техническом помещении бассейна отсутствуют лабораторные условия для таких замеров. Устройство измерительного электрода pH Измерительный электрод представляет собой стеклянный цилиндр, одной стороны которого припаянный сферический наконечник электродного литиевого стекла, с другой — резьбовой коннектор, соединяющий хлорсеребрянный (Ag/AgCl) электрод с коаксиальным помехозащищенным кабелем. Полость внутри электрода заполняют высоковязким гелем KCl. Электродное стекло имеет форму шарика и припаяно к стеклянному корпусу электрода. Толщина этой стеклянной мембраны — 0,006 — 0,1 мм. Стеклянная мембрана обладает селективными способностями пропускать в обеих направлениях только ионы водорода. На поверхности мембраны создаются гелевые пленки, которые способствуют этой селективной способности к ионам водорода. Направление движения ионов зависит от их концентрации в электролитах: поток ионов напрвляется туда где их меньше. При этой дифузии и создается потенциал электрода. Устройство комбинированного электрода pH Вышерасмотренную схему из двух электродов можно совместить в один электрод и будет он называться комбинированным по причине наличия в одном корпусе как измерительного, так и сравнительного электрода. Внешний корпус может быть сделан и из стекла и из прозрачного пластика. Корпус электрода из пластика более неприхотлив, стоек к ударам, но внутренности у него все равно стеклянные, пробовать на удар, как ударостойкие часы не стоит. Комбинированный электрод pH устроен аналогично отдельным измерительным и сравнительным электродам pH. Оба электрода из хлорсеребра, вспомогательный электрод запаенный, не проточный. Заполняются полости электродов раствором KCl 3 моль/л. Запуск электродов в работу Электроды запускаются в работу при общем запуске бассейна в эксплуатацию после монтажа. Электроды поставляются упакованными в картонные коробки, погруженными опять же в раствор KCl 3 моль/л. Консервационные ампулы (сосуды) вместе с раствором, хорошо бы сохранить, в дальнейшем они могут понадобиться для восстановления гелевого слоя и пористой керамической пробки электрода сравнения. Перед расконсервацией ( весенняя расконсервация бассейна ) электрода наполните измерительную кювету водой, внимательно исследуйте состояние электрода, вдруг он будет разморожен, треснут или разбит. Царапина на электродном стекле также засчитается за некондицию. Осмотрите залитые растворы в электроде на предмет пузырьков воздуха, встряхивая электрод, как в былое время ртутный градусник, выгоните все пузырьки наверх. Осторожно, не касаясь наконечника электродного стекла, погрузите электрод в кювету, закрутите резьбу до полной герметизации резинового уплотнителя. Не вытирайте ничем стеклянный шарик, особенно чем ни будь шершавым, а особенно абразивным. Нельзя повредить гелевый слой и само стекло. Если гелевый слой еще можно реанимировать, то после повреждения стекла можно электрод сдавать в утиль. При закручивании не сверните присоединение коаксиального кабеля. Присоедините разьем кабеля к соответствующему разьему pH на станции дозирования. Пустите через кювету измеряемую воду со скоростью потока в 2–3 м/с. У некоторых станций дозирования в кювете располагается поплавок с герконом или же ротаметр, точно измеряющие скорость потока. В станциях попроще этих устройств нет, скорость потока определяется «на глаз». Какое то время требуется электродам для адаптации к среде измерения, после этого их стоит откалибровать. Электроды, хранившиеся долгое время (более 18 месяцев), хоть и в надлежавших условиях, могут не показать заложенные в них характеристики и их следует, к сожалению, утилизировать. От поставки оборудования водоподготовки на обьект и до запуска бассейна всегда проходит какое-то время и поэтому перед использованием электрода, хорошо бы, опустить его на некоторое время в 0,1 М растворе HCl. Хранение электродов При консервации бассейнового оборудования, к примеру, на зиму или в каких-то других уважительных случаях, электроды можно сохранять без потери характеристик. Сохранность электродов достигается при использовании ампул, в которые их упаковывал производитель. Консервационная жидкость может быть KCl, буферный раствор pH4 или водопроводная вода. Восстановительные работы по реанимации утратившего свои характеристики электрода Стеклянная мембрана для сохранения гелевого слоя должна быть постоянно во влажном состоянии. Если электрод по каким то причинам высох, можно попробовать его реанимировать его, опустив на 24 часа в раствор 3М KCl или хотя бы на ночь, можно раствор подогреть для ускорения процесса до 60 градусов, затрата времени уменьшится до 6 часов. Электрод, долго находившийся в сухом состоянии может вообще из комы не выйти, или же проработает совсем недолго. Для протравки стеклянной мембраны и активации гелевого слоя, производители электродов рекомендуют погрузить на 60 секунд в слабый раствор(10%) фторида аммония, затем сразу для нейтрализации предыдущего реактива опустить в 5M раствор HCl, затем тщательно промыть в воде и на ночь оставить в растворе 3М KCl. Утром опять промыть в воде и откалибровать. Очистка электрода при техническом обслуживании В процессе эксплуатации на поверхности стеклянной мембраны и пористой керамической пробки могут отлагаться различного рода пленки, препятствующие нормальному ионообмену и как следствие искажению показаний электрода. Для удаления таких пленок применяются различные вещества.

    Читайте также:  Камера наблюдения для дачи цена
    Вид загрязняющей пленки Чем и как чистить
    Смешанная Промыть водой, высушить, отмочить в 5%-ом растворе HCl на 15 минут. Промыть, высушить, отмочить в течение 1 часа в 3M растворе KCl, промыть в воде, сделать калибровку.
    Неорганическая Промыть водой, высушить, отмочить в 0,1M растворе ЭДТ в течении 15 минут. Промыть, высушить, отмочить в течение 1 часа в 3M растворе KCl, промыть в воде, сделать калибровку.
    Белковая Промыть водой, высушить, отмочить в 5%-ом растворе HCl на 15 минут, можно в растворе HCl 0,1 моль и 0,1% пепсина. Промыть, высушить, отмочить в течение 1 часа в 3M растворе KCl, промыть в воде, сделать калибровку
    Масляная Промыть раствором моющего вещества или этанола. Промыть, высушить, отмочить в течение 1 часа в 3M растворе KCl, промыть в воде, сделать калибровку
    Сульфид серебра Отмочить в 0,1М растворе тиомочевины. Промыть, высушить, отмочить в течение 1 часа в 3M растворе KCl, промыть в воде, сделать калибровку.
    Твердые отложения Размачивать при помощи перекиси водорода или гипохлорита натрия. Промыть, высушить, отмочить в течение 1 часа в 3M растворе KCl, промыть в воде, сделать калибровку

    Запрещается: при всех перемещениях из жидкости в жидкость вытирать чем либо электрод. Можно лишь промокнуть оставшуюся каплю на конце стеклянной мембраны, не касаясь ее самой. Калибровка электрода Каждый конкретный электрод имеет собственные характеристики, отличные от идеальных характеристик. Это бывает из-за производственных допусков, старения электрода при хранении и эксплуатации, ненадлежащего хранения и пользования. Уход характеристик электрода pH от идеальных компенсируется при проведении операции калибровки. Суть процесса калибровки электрода заключается в том, что в формулу пересчета контроллером из единиц напряжения (мВ) в единицы pH вносится поправочный коэффициент, который учитывает уход характеристик электрода по вышеназванным причинам. Одновременно по двум точкам калибровки (два калибровочных (буферных) раствора pH7 и pH4) определяется крутизна графика. Все автоматические сланции дозации химии поставляются в комплекте с буферными растворами как для pH — электрода, так и Redox — электрода. В инструкции по эксплуатации, прилагаемой к каждой станции дозирования, указывается периодичность проведения калибровки электродов. У некоторых производителей этот период две недели, у других пол-года. Конечно, эти рекомендации дает не производитель станций, а изготовитель электродов. Они то, уж точно знают уход параметров измерений в зависимости от времени и условий работы своих электродов. Правильность показанй электродов контролируется при каждом сервисном обслуживании бассейна и по необходимости проводится калибровка, в неоперабельном случае — замена. Про буферные растворы (калибровочные жидкости) Буферные растворы поставляются вместе со станцией дозирования, а также их можно купить каждый отдельно. Срок жизни их недолог, регулярно надо их обновлять. Было бы идеально обновлять вместе с заменой электродов, ежегодно. Нельзя использовать растворы, постоявшие некоторое время с незакрытыми пробками.
    Чтобы в процессе калибровки электродов не путать растворы их подкрашивают в разные цвета, бутылочки помечают разноцветными наклейками и такими же крышками. Там же помечается отклонение рН буферного раствора при разных температурах. Хранить растворы лучше в темном прохладном месте. Кто-то советует — в холодильнике. В таком случае перед употреблением растворы следует нагреть до 25 градусов.
    Влияние температуры На изменение крутизны графика влияет только температура, остальные параметры влияют на смещение графика по осям. В нижепривеных таблицах показаны расхождения показателя рН при разных температурах измеряемой воды и буферных растворах. Однако поскольку расхождения не такие большие при температурах эксплуатации бассейна, то их можно не учитывать. И как бы то ни было, в некоторых станциах дозации в измерительных кюветах или отдельно используются датчики температуры для внесения температурного коэффициента в формулу пересчета показателя pH.

    Читайте также:  Что нужно для пересадки драцены

    Отклонение значений pH под воздействием температуры

    Влияние температуры на pH калибровочных (буферных) растворов

    рН-метрия.

    pH-метр — прибор для измерения водородного показателя (показателя pH), характеризующего активность ионов водорода в растворах, воде, пищевой продукции и сырье, объектах окружающей среды и производственных системах непрерывного контроля технологических процессов, в том числе в агрессивных средах.

    Понятие рН было введено в 1909 году датским химиком Сёренсеном. Показатель называется pH, по первым буквам латинских слов potentia hydrogeni — сила водорода, или pondus hydrogenii — вес водорода. Вообще в химии сочетанием pX принято обозначать величину, равную -lgX, а буква H в данном случае обозначает концентрацию ионов водорода (H + ).

    В основу работы положен потенциометрический метод измерения pH и Eh контролируемого раствора. При измерении pH (или Eh) растворов используется первичный измерительный преобразователь — электродная система, состоящая из измерительного электрода и электрода сравнения.

    Эти электроды могут представлять собой как раздельные устройства, так и быть объединены в одном корпусе (комбинированный электрод). Электродная система, погруженная в анализируемый раствор, развивает электродвижущую силу (ЭДС), пропорциональную показателю активности ионов водорода (pH) или соотношению концентраций окисленной и восстановленной форм редокс-системы. ЭДС электродной системы зависит также от температуры анализируемого раствора. Для измерения температуры и учета ее влияния на электродную систему (термокомпенсации) используется первичный преобразователь — датчик температуры, построенный на основе терморезистора (далее — термодатчик). Для электродных систем, применяемых для определения pH растворов, существует точка (значение pH) в которой их ЭДС не зависит от температуры. Эта точка носит название изопотенциальной, а соответствующие ей значения «pXi» и «Ei» называются координатами изопотенциальной точки. На основе измеренной величины ЭДС вторичный преобразователь (далее — преобразователь) осуществляет расчет значения pH по следующей формуле:

    pН = pXi — (Е — Ei) / Кs • (54,1 + 0,198 t),

    где Е — измеренная ЭДС электродной системы, мВ;

    pХi — координата изопотенциальной точки электродной системы;

    Ei — координата изопотенциальной точки электродной системы, мВ;

    Ks — доля, которую составляет реальная крутизна электродной характеристики от теоретического значения, равного (54,1 + 0,198 t);

    t — температура раствора, измеренная при помощи термодатчика или введенная вручную, °С.

    Значение pH выводится на дисплей преобразователя. Кроме этого на дисплей могут выводиться результаты измерения ЭДС электродной пары и температуры среды в единицах мВ и °С соответственно.

    рН-электроды

    рН-электроды — это не идеальные системы. Они могут иметь различную длину, несовершенную геометрическую форму, нарушения в составе внутреннего электролита и т.д. Все это влияет на их характеристики и, в тоже время, это вполне нормально, так как в любом производстве существуют определенные допуски. Поэтому каждый рН-метр нуждается в калибровке, которая помогает прибору установить соотношение между сигналом от электрода и значением рН в растворе. Современные рН-электроды как правило комбинированные, т.е. в одном корпусе находятся и рН-электрод, и электрод сравнения. Помимо удобства в работе, это обеспечивает более быстрый отклик и снижает суммарную ошибку.

    Выпускается огромное количество модификаций рН-электродов. По материалу рабочей мембраны серийные рН-электроды подразделяются на стеклянные, металлоксидные и пленочные с ПВХ-мембраной. Металлоксидные и пленочные электроды имеют ограниченную область применения, т.к. проигрывают стеклянным по всем основным параметрам. Наибольшее распространение получили стеклянные рН-электроды. Следует подчеркнуть, что название «стеклянный электрод» указывает только на материал рабочей мембраны, корпус же электрода может быть пластмассовый.

    Как расшифровать название электрода отечественного производства:

    ЭС — электрод стеклянный измерительный

    ЭСК — электрод стеклянный комбинированный (объединяют в одном корпусе измерительный электрод и электрод сравнения)

    ЭСр — электрод сравнения

    Для электродов ЭС и ЭСК

    10601/7 — марка электрода / значение изопотенциальной точки (7 или 4, 7 — у большинства современных российских и импортных приборов, 4 — в основном у белорусских приборов)

    К 80.3 — марка разъема (К — кабель, 80 — длина 80 см, 3 — разъем типа «банан» для подключения к гомельским приборам типа ЭВ-74, И-130)

    К 80.7 — кабель длиной 80 см с разъемом BNC для подключения к большинству современных российских и импортных приборов, например рН-150МИ, И-160, АНИОН-7000, МАРК-901, АНИОН-4100, Эксперт рН, рН-410, ИТАН, pH-метр HANNA HI83141.

    Для электродов ЭСр

    Читайте также:  Не работает фитиль на газовом котле

    10103/3,5 — марка электрода / концентрация раствора KCl в электроде.

    Как подготовить стеклянный электрод к работе?

    Новый рН-метр или новый электрод извлеките из упаковки и убедитесь в отсутствии механических повреждений электрода и соединительного кабеля.

    Если Вы используете заполняемый электрод, необходимо заполнить электрод электролитом из флакона, входящего в комплект поставки, до уровня заливочного отверстия.

    Использовать электрод после заполнения электролитом можно не ранее, чем через 8 ч. Это время необходимо для того, чтобы рабочее вещество встроенного электрода сравнения и пористая керамика электролитического ключа пропитались раствором.

    Рекомендуется раз в 4–6 месяцев полностью заменять электролит в электроде свежим раствором 3М KCl.

    Между измерениями электрод рекомендуется хранить в 3М растворе KCl.

    Снять защитный колпачок и поместить рабочую мембрану (шарик) электрода в раствор HCl концентрацией 0,1 моль/л и выдержать в нем не менее 8 ч. Также в защитном колпачке может быть залит кондиционирующий раствор.

    Перед началом измерений следует убедиться в отсутствии воздушных пузырей внутри рабочей мембраны (шарике) электрода. При необходимости удалить их встряхиванием (как встряхивают медицинский термометр), при этом пузыри должны переместиться в верхнюю часть электрода.

    Перед началом измерений следует снять защитный колпачок и открыть заливочное отверстие. Глубина погружения электрода в раствор при измерении pH должна быть не менее 16 мм.

    Уровень электролита в электроде должен поддерживаться в пределах показанных на рис. 1. При необходимости электролит следует доливать в электрод через заливочное отверстие.

    При измерениях уровень электролита в электроде должен быть выше уровня анализируемого раствора.

    Если в процессе эксплуатации произошло нарушение истечения электролита из электрода в результате засорения пористой керамики электролитического ключа, то рекомендуется выполнить следующие действия:

    а) открыть заливочное отверстие, взять резиновую грушу, приставить носик груши к заливочному отверстию и, нажимая на грушу, создать внутри электрода избыточное давление;

    б) или поместить электрод в дистиллированную воду (рабочая мембрана электрода при этом не должна касаться дна стакана) и нагреть ее до кипения, выдержать в течение 5–10 мин и дать остыть естественным образом.

    Условия хранения и использования рН-электрода.

    Во время транспортировки внутри стеклянного шарика рН-электрода могут образовываться мельчайшие пузырьки воздуха. Пузырьки можно удалить встряхиванием электрода.

    Если защитный колпачок был сухим или электрод долгое время не использовался, в данном случае необходимо поместить электрод на несколько часов в сосуд с раствором для хранения электродов ( HI 70300 L ) или в буферный раствор с рН 7,01 ( HI 7007 L )

    Если на длительное время оставить шарик электрода на воздухе, то начинается процесс дегидратации. В этом случае показания устанавливаются очень долго и становятся крайне нестабильными. Оставьте электрод на ночь погруженным в раствор для хранения ( HI 70300 L ) или в буферный раствор с рН 7,01 ( HI 7007 L ).

    Налеты соли, обнаруживаемые на поверхности чувствительного шарика или в месте соединения с электродом сравнения, вызывают помехи в работе электрода. Сполосните электрод деионизованной водой и погрузите приблизительно на 30 минут в 0,1М раствор HCl ( HI 7061 L ).

    Пленка органического масла или жира на чувствительном шарике электрода также приводит к потере чувствительности. Чтобы удалить пленку, ополосните шарик электрода раствором для очистки масел ( HI 7077 L ), вытрите насухо мягкой тканью, тщательно промойте электрод в дистиллированной воде и погрузите на несколько часов в раствор для хранения HI 70300 L или в буферный раствор с рН 7,01 ( HI 7007 L ).

    Остатки белков (возникающие после измерений в молоке, сыре, мясе и т.д.) можно удалить обработкой стеклянного шарика электрода раствором пепсина и соляной кислоты ( HI 7073 L ). Погрузите электрод в этот раствор на несколько часов, затем тщательно сполосните его деионизированной водой, а затем на несколько часов погрузите в буферный раствор с рН 7,01 (HI 7007L).

    Для того, чтобы сохранить характеристики электрода в неизменном виде (особенно это касается скорости измерения), он всегда должен оставаться во влажном состоянии. Наиболее подходящим для этих целей является раствор для хранения электродов (HI 70300L).

    Никогда не храните электроды в дистиллированной или деионизированной воде.

    Как правильно калибровать рН-метр?

    Изоэлектрическая точка для рН-электродов находится на рН=7 (0 мВ). Поэтому, в первую очередь, прибор следует калибровать по буферу с нейтральным рН (например, 6,86 или 7,01). Вторую точку следует выбирать на расстоянии примерно 3 единицы рН, т.е. рН=4 или 10. Если прибор калибруется только по двум буферам, то выбор второй точки зависит от диапазона, в котором Вы преимущественно работаете. Если это щелочные растворы, то воспользуйтесь буфером с рН=9,18, если кислые — с рН=4,01. Это связанно с некоторой разницей в наклонах калибровочных прямых в кислой и щелочной области. Проблем не возникнет, если Ваш прибор может калиброваться по трем и более точкам. В этом случае порядок калибровки не важен, так как рН-метр самостоятельно его отслеживает.

    Буферные растворы для калибровки рН-метров.

    Для калибровки рН-метров необходимы буферные растворы, которые представляют собой специализированные водные растворы со стандартизованным значением концентрации (активности) ионов водорода (рН) на основе солей многоосновных кислот. НВ-Лаб предлагает растворы для калибровки собственного производства с рН 1,65; 3,56; 4,01; 6,86; 9,18; 12,43.

    Буферные растворы должны быть защищены от доступа углекислого газа из воздуха, т.е. они должны храниться в плотно закрытой стеклянной или пластмассовой (фторопластовой, полипропиленовой и т.д.) посуде при температуре не выше 25°С.

    Все буферные растворы должны быть защищены от попадания прямых солнечных лучей для предотвращения фотохимической деструкции. Их следует хранить в затемненном (желательно прохладном) месте, накрыв сосуды и пробирки непрозрачным материалом, например, темной х/б тканью.

    «>

Комментировать
0 просмотров
Комментариев нет, будьте первым кто его оставит

Это интересно
Adblock detector