pH 센서는 pH 과민 유리 전극과 안정적인 참조 전극 사이의 전압을 측정합니다. 그 전압은 따릅니다 Nernst 방정 — 에 대해 25 °C에 PH 단위 당 59.16 mV — pH 값으로 변환된다; 산업용 송신기 그 후 읽기를 출력 4~20mA 또는 RS485. 이 가이드는 일 원리, 전극 유형, Nernst 사면, 구경측정 및 산업 선택을 포함합니다.
기술적 정확성에 대한 평가 신종, 신청 엔지니어, KCSensor; KCSensor 기술 팀에 의해 간행.
실제로 어떤 PH 측정
PH는 표현합니다 수소 이온의 활동 (H+) 해결책에서, 단순히 그들의 농도. 정의는 부정적인 base-10 logarithm입니다:
PH = −log10 (H+)
logarithmic이기 때문에, 1개의 PH 단위의 변화는 의미합니다 10 배 변화 수소 이온 활동. 친숙한 0-14 가늠자에, PH 7는 중립, 7의 밑에 가치 산 성이고, 7의 위 가치는 알칼리성 입니다. 실제 솔루션에서 - 특히 산업 및 천연 물 — 활동은 측정 신호가 알려진 pH의 버퍼에 대해 측정해야하는 원시 농도와 다릅니다.
물과 폐수 테스트를 위해 pH 결정을위한 국제 참조 방법 ISO 10523:2008년 (수질 — pH의 결정)와 같은 미국 EPA 세트 PH 한계와 같은 규칙. PH는 그러므로 수락 모수, 다만 가공 편익 아닙니다.
PH 센서 작동 방법 : Glass Electrode vs Reference Electrode
전기화학 pH 센서는 배터리와 같은 세포로 만든 2개의 반 세포: pH-sensitive 측정 전극과 안정적인 참조 전극. 그 사이에 잠재적 인 차이는 악기가 읽는 것입니다.
유리 (measuring) 전극
측정 전극은 얇은 PH 과민한 유리 막 관에 밀봉. 그것은 침수 될 때, 유리 표면은 유리 격자와 수소 이온 교환에 수소 층을 형성한다. 이 이온 교환은 샘플의 수소 이온 활동에 따라 달라지는 잠재력을 생성합니다. 더 많은 H+, 더 큰 잠재력. 잠재적 인 pH에 비례, Nernst 방정식 뒤에.
참고 전극
참고 전극은 알려진, 일정한 잠재력 pH에 응답하지 않습니다. 그것은 일반적으로 사이트맵 칼륨 염화물 (KCl)의 요소는 다공성 접합을 통해 샘플에 연결됩니다. 그것의 안정성은 전체적인 측정의 정확도를 놓습니다.
전압에서 PH에
- 유리 전극은 표본의 수소 이온 활동에 잠재적인 비례를 개발합니다.
- 참고 전극은 고정 잠재력을 기여합니다.
- A 높은 임피던스 전압계 미터 또는 송신기는 2 사이의 잠재적 차이를 측정합니다.
- 악기는 Nernst 방정식을 사용하여 pH 값으로 전압을 변환하고 4-20mA / RS485로 출력합니다.
대부분의 산업 및 실험실 센서는 결합 전극: 측정 및 참조 반 셀은 설치 및 유지 보수를 단순화하는 단일 바디로 구축됩니다.
Nernst Equation 및 온도 보상
측정 전극에 의해 생성된 전압은 기술됩니다 Nernst 방정. PH 측정을 위해, 실제적인 모양은:
E = E° − (2.303 · R · T / F) · PH
- E 측정과 참고 전극 사이 측정된 잠재력 (mV)
- ₢ 킹 = 셀 상수 ( pH 7에서 잠재적, 교정 중 설정)
- R = 범용 가스 상수, T = 절대 온도 (K), F = 매일 상수
- 2.303의 R T/F 이론 = theoretical 공급 업체PH 단위 당 mV에서
슬로프가 들어 있기 때문에 T, 표본의 온도는 직접 많은 millivolts 1개의 PH 단위가 생성하는 방법 변화합니다. 일반적인 온도에 theoretical 사면은:
| 온도 (°C) | 이론적인 경사 (PH 단위 당 mV) |
|---|---|
| 0 | 54.2 |
| 25 | 59.16 |
| 50 | 64.1 |
| 100 | 74.0 |
왜 산업 pH 미터 사용 자동 온도 보상 (ATC) Pt100, Pt1000 또는 NTC 프로브를 사용하여 25 °C에서 측정 된 센서가 경사가 보상되지 않는 한 60 °C 프로세스에서 잘못 읽을 것입니다. 구분 참고 : ATC는 수정합니다. 공급 업체 온도를 위해; 그것은 과정의 화학에 달려 있는 표본 자체의 진짜 PH 변화를, 정정하지 않습니다.
유리, ISFET 및 고체 pH 센서 비교.
모든 세 가족은 동일한 측정 원리를 사용합니다 - pH를 따르는 전극 잠재력 - 그러나 그들은 열악한 조건의 감지 재료, 속도 및 공차와 다릅니다.
| 유형 | 감각 원리 | 관련 기사 | 제품정보 | 계정 관리 | 일반 용도 |
|---|---|---|---|---|---|
| Glass 전극 (포함) | PH 과민한 유리제 막 + Ag/AgCl 참고 | 두 번째 | 제일 정확도 및 장기 안정성; ISO 10523 완충기에 traceable | Fragile; 수화 및 일정한 구경측정을 필요로 합니다; 코팅과 HF 공격에 머리 | 실험실 및 일반 산업 물 / 폐수 |
| 사이트맵 | 이온 과민한 분야 효력 트랜지스터 (solid-state) | 아주 빠른 | 작고 견고한 유리가 파손되지 않습니다. 낮은 샘플 볼륨 | 빛과 전기 소음에 과민한; 가혹한 화학물질에 한정된 저항 | 식품, 생물 의학, 휴대용 및 빠른 검사 신청 |
| 고체 (금속 산화물 / antimony) | 단단한 금속 산화물 또는 antimony 전극 | 보통 | 유리가 실패하는 곳에 Survives abrasive와 HF-containing 매체 | 더 낮은 정확도, 더 많은 편류, 필요 더 빈번한 구경측정 | Harsh 화학 및 고형 가공 스트림 |
2개의 제한은 spec 장 보다는 좀더 건의합니다. 유리 전극 쇼 알칼리성 (sodium) 과실 알칼리 금속 이온이 풍부 할 때 높은 pH에서, 산 과실 아주 낮은 PH에; 둘 다 유리 막 자체의 재산입니다, 그래서 신선하게 측정한 감지기에 조차 독서 교대, 그들은 식물이 가늠자의 끝에 독서를 신뢰하는 것을 멈추는 진짜 이유입니다. ISFET는 더 빠르고 틈에 유리가 없습니다, 그러나 그것의 이온 과민한 층은 빛과 전기 소음에 과민합니다, 강한 알칼리 및 hydrofluoric 산에 의해 공격되고, 수소 보다는 다른 이온에 반응할 수 있습니다. Neither 기술은 캘리브레이션을 위한 필요를 제거합니다; 그것은 수시로 캘리브레이션이 필요로 하고 얼마나 가혹한 흐름이 살아남을 수 있는지 변화합니다.
구경측정: 4.00/6.86/9.18 완충기를 가진 2 점 방법
완벽한 전극 편류 조차, 그래서 PH 측정은 그것의 구경측정으로 단지 좋습니다. 대부분의 물과 폐수 작업을 위한 업계 표준은 2점 보정 검증된 버퍼 솔루션을 사용하여 예상 공정 pH를 괄목 - 일반적으로 PH 4.00, 6.86 및 9.18 (또는 7.00 및 10.01).
- 이온화 된 물과 물로 전극을 헹구고 건조하지 마십시오. 유리 전구를 닦지 마십시오.
- 첫 번째 버퍼 (보통)에서 그것을 침수 PH 6.86/7.00를) 그리고 독서 stabilise를 하십시오.
- 첫번째 완충기 가치를 입력하고 0/offset 점을 확인하십시오.
- 다시 Rinse, 다음 두 번째 버퍼에 immerse (파장: 4.00 산성 표본을 위해 또는 9.18 알칼리성 표본을 위해).
- 두 번째 값을 입력하여 미터는 전극을 계산합니다. 뚱 베어 (PH 단위 당 mV).
- 슬로프가 manufacturer’s 창 안에 있는 경우에만 구경측정을 받아들이십시오; 그렇지 않으면, 청소하거나 전극을 대체하십시오.
- 날짜, 버퍼 사용 및 슬로프를 기록하고 응용 프로그램을 일정에 재조정해야합니다.
두 번째 버퍼 문제를 선택 : 실제로 측정하는 pH 주위를 측정합니다. PH 7-8에서 일하는 물 공장은 6.86와 9.18를 사용해야 하고, 산성 과정은 4.00와 6.86를 사용해야 합니다.
일반적인 교정 실수
- 버퍼 솔루션 재사용 - Carryover contaminates it and shifts every reading.
- 버퍼 사이에 헹구기.
- ATC없이 샘플에서 다른 온도에서 버퍼와 캘리브레이션.
- 유리 전구를 건조하거나 닦아서 수화 층을 손상시킵니다.
- 넓은 측정 범위에 대한 단일 지점 교정에 의존.
- out-of-range 사면을 무시 - 낮은 사면은 일반적으로 fouled 또는 aged 전극을 의미합니다.
- 만료된 또는 uncertified 완충기를 사용하여, 그래서 참고 가치는 그들 잘못됩니다.
신청에 의하여 전형적인 PH 범위
아래 모든 범위는 출판 표준에 추적 할 수 있으며 소스 열에 인용됩니다. 화학, 제약 및 농업 공정에는 단일 출판 범위가 없습니다. PH 창은 특정 프로세스 또는 작물에 의해 고정되므로 일반적인 테이블보다는 자체 공정 사양에서 반드시 있어야합니다.
| 애플리케이션 | 전형적인 PH 범위 | 출처 |
|---|---|---|
| 식용수 | 6.5 – 8.5 | 미국 EPA (두번째 식용수 기준) |
| 민물 수생 | 6.5 – 9.0 | 미국 EPA (수생성 기준) |
| 바다/estuarine 수생 생활 | 6.5 – 8.5 | 미국 EPA (수생성 기준) |
| 폐수 출력 | 6.0 – 9.0 이상 | 40 CFR 133.102 (두번째 처리) |
| 음식 & 음료 (식료) | 4.6 이하 | 21 CFR 114.3 (equilibrium PH) |
식수 및 수생 한계가 중립적 인 앉기 때문에, ± 0.5 pH 만 정확 한 센서는 준수를 입증 할 수 없습니다. 현재 위치 전극 정확도, 표시 해상도, deciding 명세가 됩니다.
산업 선택 가이드: 정확도 대 해결책, 산출 및 IP 등급
산업용 pH 센서 구매는 사양 운동입니다. 아래 5 점은 측정이 연습에 유용합니다.
1. 정확도 대 해결책 - 그들은 동일하지 않습니다
표시된 미터 0.01 PH 해결책 마지막 손가락만 보여주고 있습니다; 그것은 ±0.01 PH에 정확하지 않습니다. 산업용 온라인 분석기는 일반적으로 지정됩니다. ±0.1 PH 정확도. 우리의 자신 KPH300 온라인 pH 분석기 좋은 참고: 0–14 pH 범위, ≤ ±0.1 PH 정확도, ≤ ±0.1 PH 반복성, 0.01 PH 해결책, ≤ 10 s 응답, ≤ ±0.1 PH 편류, 유리 전극, 잠수할 수 있는 몸 및 0-60 °C 가동.
2. 출력 신호: 4-20 mA 또는 RS485
4–20 mA PLC 또는 차트 레코더로 와이어가 가능한 고전적인 아날로그 루프입니다. RS485 (모드 버스) 디지털 방식으로 가치를 나르고, 그래서 몇몇 감지기는 1개의 버스를 공유할 수 있고, 독서는 아날로그 편류를 겪지 않습니다. 통제 시스템을 일치하는 산출을 선택하십시오; KPH300 제안 RS485.
3. 온도 보상
내장 온도 요소 (Pt100 / Pt1000 / NTC)를 지정하고 분석가가가 KPH300에서 최대 60 °C의 전체 공정 온도 범위에서 ATC를 적용합니다.
4. 울안과 보호
매칭하기 IP 등급 설치에 몸 물자: sumps와 열린 수로를 위해 잠수할 수 있고, 공격적인 시내를 위한 화학적으로 저항하는 몸. 감지기는 당신의 탱크 또는 수로에 몰입될 수 있습니다. 더 보기 KPH300예를 들어, 스테인레스 스틸 케이스에서 공급됩니다. IP68 지속적인 immersion를 위해.
5. 구경측정 간격과 정비 비용
견적 요청 교정 간격 (대략) 6개월 KPH300에 깨끗한 공정을 위해 2점 보정 주기, 일상적인 주간 버퍼 검사; 그것은 당신에게 예상한 편류 행동을 말합니다. Fouling 시내는 더 짧은 주기를 필요로 할 것입니다. 버퍼 및 교체 전극 비용을 선택으로 요소, 뿐만 아니라 구매 가격.
고정된 임명과 함께 휴대용 검증을 위해, 우리의 소형 단위 수력 pH 미터 기타 0.00-14.00 pH를 ~와 함께 0.01 PH 해결책 그리고 ±0.1 PH 정확도 0-60 °C 이상, 하나와 2 점 구경측정.
설치 및 유지보수
- 유량이 있는 센서 장착 — 죽은 영역과 공기 주머니를 피하고, 불안정한 독서를 일으키는.
- 유리 전구를 유지 젖은 에 모든 시간; KCl 저장 해결책에서 그것을 저장하고, 탈수한 물에서 결코.
- 최대 침수 깊이와 센서의 온도 한계를 존중합니다.
- 전극 청소 정기적으로: 묽게함, 적당한 용매를 가진 oily 영화 및 dilute 산 헹구기를 가진 탄산염 가늠자를 가진 연약한 예금, 그 후에 rehydrate.
- 각 청소 후에 recalibrate 그리고 독서가 의심 할 여지없이.
- 위로 또는 보충할 수 있는 전극에 전해질 참고를 대체하고, 기울기가 청소 후에 범위의 밖으로 체재할 때 전극을 대체하십시오.
- 캘리브레이션 슬로프와 드리프를 연결하면, 캘리브레이션을 비용이 들기 전에 실패 전극을 멈출 수 있습니다.
자주 묻는 질문
pH 센서는 어떻게 작동합니까?
pH 센서는 유리 측정 전극과 안정적인 참조 전극 사이의 잠재적 차이를 측정합니다. 그 전압은 Nernst 방정식 - 25 °C에서 pH 단위 당 약 59.16 mV를 따르고 미터는 pH 값으로 변환합니다.
pH 센서와 pH 측정기의 차이점은 무엇입니까?
센서 (전극)는 샘플에 접촉하는 측정 요소입니다. 미터 또는 송신기는 전압을 읽는 계기이며 온도에 대한 보정, 보상 및 디스플레이 또는 출력을 적용합니다. pH 값. 완전한 측정은 둘 다 필요로 합니다.
pH 센서가 어떻게 측정되어야합니까?
두 개의 다른 시계에 두 개의 다른 작업입니다. 퀵메뉴 인증 및 인증 중요한 측정의 앞에 완충기에 대하여 체크는 지속적인 서비스에서 적어도 매주 일상적인 연습입니다. 전체장편 2점 보정 어떤 간격든지에 행해집니다: KPH300와 같은 청결한 임명을 위해, 그것에 관하여 지정됩니다 6개월, fouling 또는 고열 시내 필요 더 짧은 주기 도중.
pH 해상도와 pH 정확도의 차이는 무엇입니까?
해결책은 가장 작은 표시 단계입니다 (예를 들면, 0.01 PH); 정확도는 독서가 진실한 가치 (산업 온라인 분석기는 전형적으로 ±0.1 PH입니다). 0.01 PH 전시는 감지기가 ±0.01 PH에 정확하지 않습니다.
pH 측정에 필요한 온도 보상은 왜?
Nernst 사면은 온도에 달려 있습니다 — 0 °C에 대략 54.2 mV/pH는 100 °C에 74.0 mV/pH를 versus. 자동 온도 보상은 표본 온도를 위한 전극 사면을 조정합니다 그래서 계산한 PH는 정확합니다.
공정에 적합한 pH 센서를 선택하십시오.
식용수, 음식 및 음료 선, 또는 폐수 출력을 감시하고 있는지 여부, 센서와 일치하는 것은 측정 신뢰할 수있는 것입니다. 우리를 찾아 pH 센서 범위 산업과 실험실 모형을 위해, PH 통제가 어떻게 안으로 작동하는지 보십시오 식품 및 음료 생산 · 폐수 처리, 또는 동료 기사를 읽으십시오 PH 센서가 모든 환경에서 작동하는 방법.
이름 *
- ISO 10523:2008 - 수질 — PH의 결심, 표준화를 위한 국제기구.
- 이차 식용수 기준: Nuisance 화학물질을 위한 Guidance미국 EPA.
- 국가 권장 물 품질 표준 : Aquatic Life Criteria Table미국 EPA.
