Определение pH

pH - это числовое представление грамм-эквивалента на литр концентрации ионов водорода в любом растворе. Он варьируется от 0 до 14. Это логарифмическое измерение количества молей ионов водорода на литр раствора. Растворы со значением pH от 0 до 7 представляют собой кислые растворы с большой концентрацией ионов водорода, тогда как растворы со значениями pH от 8 до 14 являются щелочными растворами с небольшой концентрацией водорода. Растворы со значением pH 7 являются нейтральными растворами. Измерение pH позволяет определить щелочность или кислотность раствора.

Почему важно измерение pH?

Для контроля уровня pH крови, который должен быть между 7,35 и 7,45.
Для контроля уровня pH почвы для оптимального роста сельскохозяйственных культур в соответствии с требованиями.
Чтобы контролировать pH дождя, чтобы мы могли обнаруживать загрязняющие вещества в воздухе, если дождевая вода становится более кислой.
Для контроля pH многих других продуктов, используемых ежедневно, таких как молоко, шампунь и т. Д.

Три способа измерения pH раствора

Использование индикаторной полоски, которая при помещении в раствор соответственно меняет свой цвет. Затем вынимают полоску и сравнивают ее цвет с цветом на цветовой диаграмме, чтобы определить соответствующее значение pH.
Использование индикаторной жидкости pH, когда неизвестный раствор добавляется к жидкости, и измененный цвет жидкости совпадает с уже имеющимся цветом на цветовом круге для определения значения pH.
Использование датчика pH, при котором зонд можно просто вставить в раствор и измерить pH.

5 Преимущества использования pH-метра перед другими методами

Они дают более точные измерения.
Их легко использовать.
Считывание pH сравнительно проще.
Они дают более точные измерения, поскольку могут измерять до 1/100^thединицы pH.
Они многоразовые.

Принцип pH-метра или датчика pH

pH-метр в основном работает на том факте, что граница раздела двух жидкостей создает электрический потенциал, который можно измерить. Другими словами, когда жидкость внутри корпуса из стекла помещается внутрь раствора, отличного от этой жидкости, между двумя жидкостями существует электрохимический потенциал.

Компоненты датчика pH

По сути, это электрод, состоящий из 4 компонентов:

Измерительный электрод : Это трубка, сделанная из стекла и состоящая из приваренной к ней тонкой стеклянной колбы, наполненной раствором хлорида калия с известным pH 7. Он также содержит блок хлорида серебра, прикрепленный к элементу серебра. Он генерирует напряжение, используемое для измерения pH неизвестного раствора.

Измерительный электрод

“как сделать мостовой выпрямитель ”

Электрод сравнения : Это стеклянная трубка, состоящая из раствора хлорида калия, плотно контактирующего с блоком хлорида ртути на конце хлорида калия. Он используется для обеспечения стабильного нулевого напряжения для замыкания всей цепи.

Электрод сравнения

Предусилитель : Это устройство формирования сигнала, преобразующее сигнал электрода pH с высоким импедансом в сигнал с низким импедансом. Он усиливает и стабилизирует сигнал, делая его менее восприимчивым к электрическим помехам.

Предусилитель

Передатчик или анализатор : Он используется для отображения электрического сигнала датчика и состоит из датчика температуры для компенсации изменения температуры.

Передатчик или анализатор

Работа датчика pH:

Работа датчика pH

Электрод помещают в стакан, наполненный раствором, pH которого необходимо измерить. Стеклянная колба, приваренная к концу измерительного электрода, состоит из легированных ионов лития, которые действуют как ионоселективный барьер и позволяют ионам водорода из неизвестного раствора мигрировать через барьер и взаимодействуют со стеклом, вызывая электрохимический потенциал, связанный с концентрацией ионов водорода. В потенциал измерительного электрода таким образом изменяется с концентрацией ионов водорода. С другой стороны, потенциал электрода сравнения не изменяется с концентрацией ионов водорода и обеспечивает стабильный потенциал, с которым сравнивается измерительный электрод. Он состоит из нейтрального раствора, который может обмениваться ионами с неизвестным раствором через пористый сепаратор, таким образом образуя соединение с низким сопротивлением для замыкания всей цепи. Разность потенциалов между двумя электродами дает прямое измерение концентрации ионов водорода или pH системы и сначала предварительно усиливается для усиления, а затем передается на вольтметр.

U = E_pH- ЯВЛЯЕТСЯ_ссылка

“как сделать схему усилителя динамика ”

ЯВЛЯЕТСЯ_pH- Напряжение потенциала измерительного электрода

ЯВЛЯЕТСЯ_ссылка- потенциал напряжения электрода сравнения

Значение pH рассчитывается на основе уравнения Нернста, в котором указано, что изменение общего потенциала при каждом изменении pH равно

U = -kTpH

k- постоянная Больцмана, T- температура.

“примеры замкнутых систем ”

Меры предосторожности при измерении pH:

Электродный потенциал измерительного электрода имеет тенденцию меняться в зависимости от температуры, что может повлиять на измерение pH. По этой причине должна быть предусмотрена технология температурной компенсации. Это достигается либо вручную путем выполнения отдельного измерения температуры и ввода значения в pH-метр, либо с помощью автоматической температурной компенсации, которая состоит из Датчик температуры подается на pH-метр.
Поскольку стекло на самом деле является плохим проводником электричества, измерительный электрод фактически обеспечивает высокое сопротивление по сравнению с электродом сравнения, вызывая большое падение напряжения, которое влияет на выходное измерение. Решением этой проблемы является использование усиленного измерителя с высоким сопротивлением или установка для измерения напряжения нулевого баланса.
Плавиковую кислоту нельзя использовать в растворах, так как она растворяет стекло.

Современные датчики pH, доступные на рынке:

PHE-45P : Он может измерять pH во всем диапазоне с чувствительностью 0,02 pH и работает в диапазоне температур от -5 до + 95 ° C. Он состоит из термокомпенсатора Pt1000 RTD.

PHE-45P

Датчик pH WQ201 : Измеряется Global Water Instrumentation Inc и устанавливается на 25-футовых морских кабелях длиной до 500 футов с выходным током 4–20 мА.

Датчик pH WQ201

Приложения, связанные с датчиком pH

Контроль pH

Измерение pH играет важную роль во многих промышленных приложениях, таких как контроль химических веществ в промышленных скрубберах, измерение диоксида серы на сахарных заводах и оптимизация коагуляции при осветлении воды. Он обеспечивает контрольную точку для нейтрализации кислот и оснований.

Система контроля pH используется для измерения pH раствора, а также контролирует добавление нейтрализующего агента для поддержания нейтрального pH раствора. Он состоит из анализатора pH и двух или более датчиков pH.

Контроль pH

Теперь, когда у нас есть базовые знания о датчике pH и его применении в управлении pH, расскажите нам о некоторых других применениях этого датчика. Если у вас также есть вопросы по этой теме или по электрическим и электронные проекты оставьте комментарии ниже.

Фотографии Кредит -