Как да изчислим рН клапана? Основи и работа на pH сензора

Как да изчислим рН клапана? Основи и работа на pH сензора

Определяне на pH

рН е числовото представяне на грамово еквивалент на литър концентрация на водородни йони във всеки разтвор. Тя варира между 0 и 14. Това е логаритмичното измерване на молове водородни йони на литър разтвор. Разтворите със стойност на рН между 0 и 7 са киселинни разтвори с голяма концентрация на водородни йони, докато разтворите със стойности на рН между 8 и 14 са основни разтвори с малка концентрация на водород. Разтворите със стойност на рН 7 са неутрални разтвори. Измерването на рН дава мярка за алкалност или киселинност на разтвора.



Защо измерването на pH е от съществено значение?


  • За проследяване на нивото на рН на кръвта, което трябва да бъде между 7,35 и 7,45
  • Да се ​​следи нивото на рН на почвата за оптимален растеж на посевите според изискванията.
  • Да следим рН на дъжда, за да можем да открием замърсителите във въздуха, ако дъждовната вода стане по-кисела.
  • За наблюдение на рН на много други ежедневно използвани продукти като мляко, шампоан и др.

Три начина за измерване на рН на разтвора





  • Използване на индикаторна лента, която, когато се постави в разтвор, променя цвета си съответно. След това лентата се изважда и цветът й се съчетава с цвят на цветната диаграма, за да се определи съответната стойност на pH.
  • Използване на течност с индикатор за pH, където неизвестният разтвор се добавя към течността и промененият цвят на течността се съчетава с вече наличен цвят на цветното колело, за да се определи стойността на pH.
  • Използвайки сензор за рН, където сондата може просто да се вкара вътре в разтвора и може да се направи отчитане на рН.

5 Предимства на използването на рН метър пред други методи

  • Те дават по-точни измервания.
  • Те могат лесно да се използват.
  • Отчитането на pH е по-лесно сравнително.
  • Те дават по-точни измервания, тъй като могат да измерват до 1/100тина рН единица.
  • Те са за многократна употреба.

Принцип на рН метър или рН сензор

pH-метърът основно работи върху факта, че интерфейсът на две течности създава електрически потенциал, който може да бъде измерен. С други думи, когато течност вътре в затворено стъкло се постави в разтвор, различен от тази течност, има електрохимичен потенциал между двете течности.



Компоненти на pH сензора

Това е основно електрод, състоящ се от 4 компонента:


  • Измервателен електрод : Това е тръба, направена от стъкло и се състои от заварена към нея тънка стъклена крушка, пълна с разтвор на калиев хлорид с известно рН 7. Съдържа и блок сребърен хлорид, прикрепен към сребърен елемент. Той генерира напрежението, използвано за измерване на pH на неизвестния разтвор.
Измервателен електрод

Измервателен електрод

  • Еталонен електрод : Това е стъклена тръба, състояща се от разтвор на калиев хлорид при интимен контакт с живачен хлориден блок в края на калиевия хлорид. Използва се за осигуряване на стабилна връзка с нулево напрежение за завършване на цялата верига.

    Еталонен електрод

    Еталонен електрод

  • Предусилвател : Това е устройство за кондициониране на сигнала и преобразува сигнала с електроди с висок импеданс в сигнал с нисък импеданс. Той засилва и стабилизира сигнала, правейки го по-малко податлив на електрически шум.
Предусилвател

Предусилвател

  • Предавател или анализатор : Използва се за показване на електрическия сигнал на сензора и се състои от температурен сензор за компенсиране на промяната в температурата.
Предавател или анализатор

Предавател или анализатор

Работа на pH сензор:

Работа на pH сензор

Работа на pH сензор

Електродът се поставя вътре в чашата, пълна с разтвор, чието pH трябва да се измери. Стъклената крушка, заварена в края на измервателния електрод, се състои от допирани с нея литиеви йони, което я кара да действа като йон-селективна бариера и позволява на водородните йони от неизвестния разтвор да мигрират през бариерата и да взаимодейства със стъклото, развивайки електрохимичен потенциал, свързан с концентрацията на водородни йони. The измервателен електроден потенциал по този начин се променя с концентрацията на водородни йони. От друга страна, референтният електроден потенциал не се променя с концентрацията на водородни йони и осигурява стабилен потенциал, спрямо който се сравнява измерващия електрод. Състои се от неутрален разтвор, на който е позволено да обменя йони с неизвестния разтвор през порест сепаратор, като по този начин образува връзка с ниско съпротивление, за да завърши цялата верига. Потенциалната разлика между двата електрода дава директно измерване на концентрацията на водородни йони или pH на системата и първо се усилва, за да се укрепи, и след това се дава на волтметъра.

U = EрН- Ереф

ЕрН- Потенциал на напрежението на измерващия електрод

Ереф- Потенциал на напрежението на еталонния електрод

РН се изчислява въз основа на уравнението на Нернст, което гласи, че промяната в общия потенциал за всяка промяна на рН е

U = -kTpH

k- константата на Boltzmann, T- температура.

Предпазни мерки при измерване на pH:

  • Потенциалът на електрода на измервателния електрод има тенденция да варира в зависимост от температурата, което може да повлияе на измерването на pH. Поради тази причина трябва да се осигури техника за компенсация на температурата. Това се постига или чрез ръчно извършване на отделно измерване на температурата и въвеждане на стойността в рН-метъра, или чрез използване на автоматична температурна компенсация, която се състои от температурен сензор подава се към рН-метъра.
  • Тъй като стъклото всъщност е лош проводник на електричество, измервателният електрод всъщност осигурява високо съпротивление в сравнение с това на еталонния електрод, причинявайки голям спад на напрежението, който влияе на измерването на изхода. Решението на този проблем е чрез използване на усилен измервателен уред с високо съпротивление или чрез използване на настройка за измерване на напрежение с нулев баланс.
  • Флуороводородната киселина не трябва да се използва във всеки разтвор, тъй като разтваря стъклото

Съвременни pH сензори, предлагани на пазара:

  • PHE-45P : Може да измерва pH в пълния диапазон с чувствителност от 0,02pH и работи в температурния диапазон от -5 до + 95⁰C. Състои се от температурен компенсатор Pt1000 RTD.
PHE-45P

PHE-45P

  • WQ201 pH сензор : Измерва се от Global Water Instrumentation Inc и са монтирани на 25 фута морски кабели с дължина до 500 фута, с изход 4-20 mA.
WQ201 pH сензор

WQ201 pH сензор

Приложения, включващи pH сензор

Контрол на pH

Измерването на pH играе важна роля в много индустриални приложения, като контролиране на химикали в промишлени скрубери, измерване на серен диоксид в захарни рафинерии и оптимизиране на коагулацията при избистрянето на водата. Той осигурява контролна точка за неутрализиране на киселини и основи.

Системата за контрол на рН се използва за измерване на рН на разтвора и също така контролира добавянето на неутрализиращ агент за поддържане на разтвора при неутрално определено рН. Състои се от рН анализатор и два или повече рН сензора.

Контрол на pH

Контрол на pH

Сега, след като имахме основни познания за pH сензора и неговото приложение в контрола на pH, уведомете ни за някои други приложения на този сензор. Ако освен това сте попитали по тази тема или по електрическите и електронни проекти оставете коментарите по-долу.

Снимки Кредит -