pH-метр статьи
Возможно вас заинтересуют материалы со следующими тегами, по теме “pH-метр”
Околотематические теги присвоенные страницам с тегом “pH-метр”КАТЕГОРИИ
- Лабораторные приборы, оборудование
- Химия
- красители, хим. соединения
- химические соединения
- Удобрения
- растворы для лабораторных исследований
- противоморозные добавки
- техническая химия
- эпоксидные смолы
- Инструкции, руководства по эксплуатации
- Удобрения ГОСТы
- нефтехимия
- водорастворимые комплексные минеральные
- химическая продукция
- рН-метры, pH-метрия, измерение водородного показателя pH
- весовое оборудование
- водоочистка, приборы для очистки воды
- Госты, стандарты
- растворы для микробиологии, микробиология
- гальванические добавки
- органические растворители
- клеи
- ПАВ, Поверхностно-активные вещества
- индикаторная бумага
- отвердители, ускорители отверждения
- реагенты для водоподготовки
ТЕГИ
pH-метр
- 30 декабря 2018
- pH-метр pH водородный показатель ионы водорода электрод pH-метра pH-электрод рн метр электронный измерение ph портативный ph метр ph метр лабораторный
pH-метр описание электронного измерительного устройства / pH meter electronic metering device description
Современное высокоточное лабораторное или бытовое электронное устройство используемое для измерения водородного показателя (показателя pH),
- 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.
Промышленные высокоточные pH-метры (Industrial high-precision pH meters) применяется для аппаратного мониторинга pH растворов разделения урана и плутония, где требования к корректности показаний аппаратуры без её калибровки чрезвычайно высоки. Название pH-метр (произносится «пэ аш метр», англ. pH meter)
Категории электродов: «Ион-селективные электроды»; «pH-электроды»; «датчики ОВП редокс-электроды»; «датчики проводимости»; «электроды вспомогательные (сравнения)»; «датчики температуры»; «кислородные датчики» по назначению: «электроды лабораторные»; «электроды промышленные»; «электроды промышленно-лабораторные»; «электроды ионоселективные»; «электроды вспомогательные»; по областям применения: «пищевые продукты и сырьё»; «полевые измерения»; «сильные кислоты и основания»; «измерения в малых объёмах»; «общелабораторные»; «промышленные»; Фильтр характеристик: «HANNA электроды»; «HANNA edge»; «с микрочипом»; «с температурным датчиком»; «с Bluetooth беспроводные электроды»; рабочий диапазон рН: 2 — 10 рН; 4 — 7 рН; 7 — 9 рН; 4,5 — 9,5; 0 — 11 рН; 5 — 7,5 рН; 1 — 10 рН; 5,5 — 8,5 рН; 0 — 8,5 рН; 2 — 8,5 рН; 1 — 9 рН; 5,5 — 7,5 рН; 3 — 8,5 рН; 9.75 — 14 рН; 0 — 14 рН; 3 — 12 рН; 1 — 12,5 рН; 0 — 13 рН; 1 — 13 рН; 0 — 12 рН; 12 — 14 рН; материал чувствительного элемента(индикаторная часть): «платина»; «золото»; «серебро»; «ртуть»; разъем, тип соединения (подключение датчика): «беспроводное соединение Bluetooth»; «BNC»; «BNC + Pin»; «3.5 мм»; «DIN»; «многоштырьковое, multi pin»; «штыревое»; «штеккер»; «разъем байонетного типа»; «наконечник под винт М4»; «специальный»; «заклепка»;Схема и принцип действия pH-метра (величина ЭДС электродной системы пропорциональна активности ионов водорода в растворе pH
Действие лабораторного измерительно устройства pH-метра основано на измерении величины ЭДС электродной системы (EMF value of the electrode system), которая пропорциональна активности ионов водорода в растворе — pH (водородному показателю).
- Измерительная схема по сути представляет собой вольтметр, проградуированный непосредственно в единицах pH для конкретной электродной системы (обычно измерительный электрод — стеклянный, вспомогательный — хлорсеребряный).
Входное сопротивление прибора должно быть очень высоким — входной ток не более 10−10А (у хороших приборов менее 10−12А), сопротивление изоляции между входами не менее 1011Ом, что обусловлено высоким внутренним сопротивлением зонда — стеклянного электрода. Это основное требование к входной схеме прибора.
Компенсационный метод измерения, ЭДС / Compensation method of measurement, EMF
ЭДС измерялась компенсационным методом с помощью потенциометра и чувствительного гальванометра. Когда схема в равновесии, ток через гальванометр не течёт, и нагрузка на электроды не действует — по шкале потенциометра корректно отсчитывается ЭДС. Так же применялся метод с баллистическим гальванометром. Сначала от электродов заряжался конденсатор, затем он разряжался на рамку гальванометра, максимальное отклонение которой пропорционально заряду конденсатора, а следовательно — напряжению.
Далее появились приборы с входным усилителем на электронных лампах. Специальные («электрометрические») лампы имеют ток утечки сетки порядка пикоампер, что позволяет получать большие входные сопротивление. Недостатком таких схем является большой дрейф и уход калибровки из-за неизбежного старения и изменения характеристик лампы.
Решить проблему дрейфа и одновременно высокого входного сопротивления позволили компенсационные схемы с усилителем, построенным по принципу модулятор — демодулятор. Механический ключ (вибропреобразователь) поочерёдно соединяет небольшой конденсатор с входом и цепью обратной связи. Если постоянные напряжения на них отличаются, то через конденсатор протекает небольшой переменный ток, который создаст переменное напряжение на сеточном резисторе входной лампы.
Далее пульсации усиливаются несколькими каскадами, и поступают на фазочувствительный демодулятор (phase sensitive demodulator) (в простейшем случае — такой же вибропреобразователь, электромагнит которого включён параллельно электромагниту первого). На выходе получается напряжение, пропорциональное разности напряжений на входе. Цепь обратной связи (резистивный делитель) задаёт общий коэффициент усиления, стремясь поддерживать на входе усилителя нулевую разность напряжений.
Схема лишена дрейфа, усиление мало зависит от степени износа ламп
Данная схема практически лишена дрейфа, усиление мало зависит от степени износа ламп. Снижается требования к самим лампам — вместо дорогих электрометрических можно применять массовые приёмно-усилительные лампы. Так работает, например, отечественный прибор pH-340.
В более поздних моделях вместо контактного преобразователя применялся динамический конденсатор, позднее ключ на фотосопротивлении, освещаемом импульсами света (например устройства лабораторные иономеры: лабораторный иономер ЭВ-74 (снят с производства) или лабораторный иономер И-160МП ), а лампы на входе сменились полевыми транзисторами.
В настоящее время большинство прецизионных операционных усилителей с входом на полевых МОП-транзисторах (MOS transistors), и даже простейшие АЦП удовлетворяют требованиям по входному сопротивлению.
Так как ЭДС электродной системы сильно зависит от температуры, то важной является схема термокомпенсации. Изначально применялись медные термометры сопротивления, включённые в сложные мостовые схемы обратной связи, или потенциометр со шкалой в градусах, ручкой которого устанавливали значение температуры, измеренное ртутным термометром. Такие схемы имеют большое число подстроечных резисторов и крайне сложны в настройке и калибровке. Сейчас датчик температуры работает на отдельный АЦП, все необходимые корректировки вносит микроконтроллер (microcontroller).
Зависимость напряжения от pH (для системы со стеклянным и хлорсеребряным электродами) следующая.
Большинство современных стеклянных электродов делают так, чтобы в паре с хлорсеребряным ЭДС была примерна равна нулю при pH = 7, то есть в нейтральной среде.
При основном (щелочном) pH, (но, обычно, не более 14 — предел для стеклянных электродов) напряжение на выходе датчика варьируется от 0 до −0,41В ((14-7)* −0,059 = −0,41).
Например, pH 10 (на 3 ед. выше нейтрального), (10-7) * −0,059 = −0,18В).
При кислотном pH, напряжение на выходе датчика колеблется от 0 до +0,41В. Так, например, pH 4 (3 ед. ниже нейтрального), (3-7)* −0,059 = +0,18В.
Две главные настройки выполняются при калибровке по буферным растворам с точно известным значением pH — устанавливается крутизна усиления и смещение нуля. Так же настраивается так называемая изопотенциальная точка (pHи, Eи) — значение pH и соответствующая ему ЭДС, при которых ЭДС системы не зависит от температуры.
Электродные системы (за исключением специальных электродов для сильных кислот и щелочей) делают с изопотенциальной точкой около pH = 7 и ЭДС в пределах +/- 50мВ.
Данные характеристики указываются для каждого типа стеклянного электрода.
Различные современные модели электродов и датчиков используются е в различных областях применения. Отдельнее модели умеют узкую специализацию, конкретные модификации датчиков-анализаторов измерения рН, окислительно-восстановительного потенциала каждой сериии меют специфические особенности их эксплуатации.
Высокие требования к электроду pH-метра
В конце 1940-х — начале 1950-х годов оборонный заказ явился стимулом интенсивных исследований в области измерительной аппаратуры такого рода.
Важную роль в контроле реакций при различных химических процессах отводится лабораторному оборудованию и приборам, от точности показаний которых напрямую зависит корректность всей технологической цепи; в наибольшей степени, конечно, во вредных производствах, когда снятие показаний состояния среды либо представляет опасность для здоровья, либо вообще технически невозможно (агрессивная среда, высокие температуры и давление, процессы, требующие изоляции и т. д.).
Так, при ядерном синтезе и получении оружейного плутония первостепенное значение имеет выраженное количественно понимание структуры и свойств материалов, влияющих на функции, и обратимость сделанных из них стеклянных электродов — как уже отмечено, важнейших элементов этой измерительной аппаратуры.
В 1951 году физикохимиком М. М. Шульцем первым термодинамически строго и экспериментально была доказана натриевая функция различных стёкол в разных областях pH, являвшаяся одной из ключевых гипотез ионообменной теории стеклянного электрода Б. П. Никольского.
Это стало определяющим этапом на пути к промышленной технологии настоящих приборов, — формированию ионометрии со стеклянными, позднее — с мембранными электродами, что позволило организовать их массовое производство и сделало доступным для использования в любых лабораторных и производственных условиях.
Производство первых образцов этой категории аналитической аппаратуры было налажено при участии Тбилисского СКБ «Аналитприбор» в лице его сотрудников В. А. Долидзе, Г. А. Симоняна и др., московских исследователей В. П. Юхновского, А. С. Беневольского и др., харьковских учёных В. В. Александрова, Н. А. Измайлова, — на Гомельском заводе измерительных приборов в 1959 году; и с того времени к 1967 году выпуск электродов стеклянных и вспомогательных — промышленного и лабораторного назначения, вырос с 1,5 тысяч почти до 2 миллионов штук. Количество электродного стекла всех типов, сваренного на заводе за этот же период выросло с 1 тысячи кг более чем до 200 тысяч кг.
Развитие, расширение производства электродного стекла сделало доступной эту аналитическую аппаратуру.
Конструкции измерительных pH-электродов:
- со встроенным контрольным электродом и с отдельно выполненным;
- перезаряжаемые и неперезаряжаемые;
В большинстве иностранные электроды для бытовых нужд изготавливаются в виде не перезаряжаемого датчика со встроенным контрольным электродом.
Реже встречаются перезаряжаемые со встроенным контрольным электродом. Электроды советского образца чаще всего с отдельно выполненным контрольным и перезаряжаемые, что значительно снижало затраты при замене стеклянной части.
Основной практический недостаток любых современных электродов заключается в постепенном накоплении микротрещин в стекле или загрязнении микропор. В случае органического и части неорганических загрязнений помогает очистка раствором соляной кислоты. Однако, в случае инертных к хлорированию загрязнений или значительном накоплении микротрещин показания датчика необратимо изменяются. Тут стоит отметить, что даже при не использовании электрода происходит изменение пористости стекла и старение. В определённом диапазоне изменения показаний электрода последние нивелируются регулярной очисткой и калибровкой. Как только возможности измерительного блока не позволят выставить калибруемое значение - электрод подлежит утилизации. Также, стоит отметить и другой недостаток использования старых или бракованных электродов.
При чётких показателях в калибровочных растворах, в измеряемых растворах может наблюдаться медленный дрейф параметра. Подобное поведение после тщательной очистки и калибровки также служит показанием для замены стеклянной/мембранной части или датчика целиком.
сферы и методики применения pH-метра, измерение ph
Прибор может использоваться во многих производствах, где необходим контроль среды, универсальным показателем состояния которой и соответствия её требуемым — является pH: при высокотехнологичном производстве всех видов горючего, в фармакологической, косметической, лакокрасочной, химической, пищевой промышленности и мн. др.;
pH-метры имеют широкое применение в научно-исследовательской практике химиков, микробиологов и почвоведов, агрохимиков, в лабораториях стационарных и передвижных, в том числе полевых, а также клинико-диагностических (для контроля физиологических норм и диагностики), судебно-медицинских.
Контроль и диагностика качества воды
Измерительне pH-метры используются в аквариумных хозяйствах, для контроля и диагностики качества воды в бытовых условиях, в земледелии (особенно в гидропонике).
Ацидогастрометр специализированный медицинский pH-метр
Специализированный медицинский pH-метр, применяемый для измерения кислотности непосредственно в полых органах человека, называется ацидогастрометр.
Современный измерительный инструмент - электронный лабораторный прибор - рН-метр.
Особенности правильной калибровки pH-метров, настройка измерительного прибора для проведения точного измерения водородного показателя (показателя pH) водных растворов. 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.
Калибровка pH-метра, настройка измерительного прибора для проведения точного измерения водородного показателя
Калибровка – очень ответственный момент! Надо отдавать себе отчет о невозможности измерения рН с точностью большей, чем используемые стандарты. Если работаете с точностью 0.01рН, то необходимо выполнение следующих условий: суммарная погрешность рН-метра и электрода не должна превышать 0.005 рН и проводить калибровку следует с особым вниманием на специальных высокоточных буферных растворах. Купить такие растворы нельзя, поскольку они не хранятся. Их придется готовить самостоятельно, с использованием специально подготовленных химических реактивов и воды.
Высокоточное измерение рН буферным раствором. Как приготовить буферный раствор с высокой точностью +/- 0.005 рН,
Приготовление буферного раствора с точностью +/- 0.005 рН, измерение рН буферным раствором
Если у Вас нет возможности приготовить буфер с точностью +/- 0.005 рН, то придется довольствоваться фирменными буферными растворами, точность которых обеспечивается на уровне +/- 0.02рН. При калибровке по таким стандартам суммарная погрешность не будет превышать 0.04 – 0.03 рН, при условии, что погрешность прибора находится на уроне 0.01 рН. Это самая распространенная практика, и Вы не найдете ни одной методики или ГОСТа, где требовалась бы поддержание рН с точностью выше, чем 0.05 рН. Исключение составляют лишь некоторые фармацевтические и специализированные производства.
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.
Изоэлектрическая точка электродов
Изоэлектрическая точка для таких 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=10, если кислые – с рН=4. 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.
Настройка калибровки рН-метра изоэлектрической (опорной) точки (рН7), другой для настройки наклона (рН4/10)
На недорогих моделях рН-метров (HI8314, Piccolo, Checker) для калибровки предусмотрены два винта: один для настройки изоэлектрической (опорной) точки (рН7), другой для настройки наклона (рН4/10). Очень часто при использовании их путают, и возникает ситуация, когда взаимное положение винтов не позволяет провести калибровку.
В этом случае, перед проведением калибровки следует выставить оба винта в среднее положение (1/2 оборота для Piccolo и 15-16 оборотов для остальных моделей от крайнего положения).
Наиболее совершенные модели рН-метров имеют т.н. поддержку GLP, которая помимо даты последней калибровки позволяет оценить состояние электрода на основании данных об отношении наклона калибровочной кривой к теоретическому значению (59.16 при 25С) в %.
Измерение значение мВ в буфере рН=7 и рН=4, буферные растворы
Если у прибора нет поддержки GLP, но имеется режим измерения мВ, то наклон можно рассчитать самостоятельно, измерив значение мВ в буфере рН=7 и рН=4.
Значения мВ в буфере рН=7 и рН=4, пример:
| pH7 = -10 мВ | ||
| pH4 = +150 мВ | ||
| наклон = 150 – (-10)/59.2х3 = 90.1% | ||
| 95 – 102% | электрод в рабочем состоянии | the electrode is in working condition |
| 92 – 95% | электрод нуждается в очистке | the electrode needs cleaning |
| менее 92% | необходимо сменить электролит или заменить электрод | it is necessary to change the electrolyte or replace the electrode. |
Проблема термокомпенсации, автоматическая термокомпенсация
Проблема компенсации изменений температуры одна из самых важных и самых трудно решаемых в рН-метрии.
Погрешность в измерения возникает по трем причинам:
| 1) | В уравнение Нернста входит температура; | The Nernst equation includes temperature; |
| 2) | Равновесные концентрации ионов водорода в буфере и образцах меняются в зависимости от температуры; | he equilibrium concentrations of hydrogen ions in the buffer and samples vary with temperature; |
| 3) | Характеристики рН-электрода зависят от температуры. | The characteristics of the pH electrode depend on the temperature. |
1) Калибровка ph метра по буферу рН=7, теоретический наклон калибровочной кривой изменяется с температурой
1. Согласно уравнению Нернста, теоретический наклон калибровочной кривой изменяется с температурой. Если прибор не учитывает этого изменения, то к погрешности измерений добавляется ошибка в среднем равная 0.003рН на каждый градус Цельсия и каждую единицу рН от изопотенциальной точки.
Например: прибор откалиброван по буферу рН=7 при температуре 25 С.
| Образец с рН=5 | при 20С | ошибка = 0.003 х 5 х 2 = 0.03 |
| Образец с рН=2.5 | при 2С | ошибка = 0.003 х 23 х 4.5 = 0.31 |
| Образец с рН=12 | при 80С | ошибка = 0.003 х 55 х 5 = 0.82 |
Компенсирование изменения наклона калибровочной прямой
Компенсировать изменение наклона калибровочной прямой очень просто, поэтому это делает практически любой современный рН-метр, за исключением самых простейших. Это то, что в рекламных проспектах и спецификациях называется "автоматической термокомпенсацией" (автотермокоменсация, АТС, ATC). Но ни один из приборов не позволяет учитывать следующие две составляющие погрешности.
2) Компенсация изменений равновесных концентраций ионов водорода в образцах с изменением температуры
2. Гораздо более сложной задачей является компенсация изменений равновесных концентраций ионов водорода в образцах с изменением температуры. Проблема заключается в том, что не зная точного химического состава образца невозможно предсказать характер этих изменений.
Существует только общая закономерность, что рН нейтральных и щелочных растворов сильнее зависит от изменения температуры, чем рН кислых растворов.
При изменении температуры на 25-30 градусов рН может измениться на 0.5 – 1 единицы.
Обычные общелабораторные рН-метры никак не учитывают этот фактор, да его и невозможно учесть, так как растворы бывают самые разные. Исключения не составляют и буферные растворы:
Купить рН-метры, pH meters в Санкт-Петербурге
pH метры Россия
карманные рН-метры
рН-метры для пищевой промышленности
pH-метр описание
- 25 декабря 2018
- pH-метр pH водородный показатель показатель pH ионы водорода электрод pH-метра pH-электрод рн метр электронный измерение ph портативный ph метр ph метр лабораторный
pH-метр описание электронного измерительного устройства / pH meter electronic metering device description Современное высокоточное лабораторное или бытовое электронное устройство используемое для измерения водородного показателя (показателя...
Читать больше..схема и принцип действия pH-метра
- 15 декабря 2018
- pH-метр pH водородный показатель показатель pH ионы водорода электрод pH-метра pH-электрод рн метр электронный измерение ph портативный ph метр ph метр лабораторный
Схема и принцип действия pH-метра (величина ЭДС электродной системы пропорциональна активности ионов водорода в растворе pH Действие лабораторного измерительно устройства pH-метра основано на измерении величины ЭДС электродной системы (EMF ...
Читать больше..требования к электроду pH-метра
- 10 декабря 2018
- pH-метр pH водородный показатель показатель pH ионы водорода электрод pH-метра pH-электрод рн метр электронный измерение ph портативный ph метр ph метр лабораторный
Различные современные модели электродов и датчиков используются е в различных областях применения. Отдельнее модели умеют узкую специализацию, конкретные модификации датчиков-анализаторов измерения рН, окислительно-восстановительного потенциала...
Читать больше..сферы и методики применения pH-метра
- 05 декабря 2018
- pH-метр pH водородный показатель показатель pH ионы водорода электрод pH-метра pH-электрод рн метр электронный измерение ph портативный ph метр ph метр лабораторный
сферы и методики применения pH-метра, измерение ph Прибор может использоваться во многих производствах, где необходим контроль среды, универсальным показателем состояния которой и соответствия её требуемым — является pH: при высокотех...
Читать больше..Биологические процессы протекают при определенном диапазоне pH
Характеристики параметра водородного показателя (показателя pH), определяющего концентрацию ионов водорода в исследуемых растворах, питьевой воде, пищевой продукции и сырье. Биологические процессы протекают при определенном диапазоне pH ...
Читать больше..