pH-verdien brukes som en måleenhet for surhetsgraden eller alkaliniteten i et medium. Membranglasset i sensoren leverer et elektrokjemisk potensial som er avhengig av pH-verdien i mediet. Dette potensialet genereres av den selektive akkumuleringen av H+-ioner på det ytre laget av membranen. Resultatet er at det dannes et elektrokjemisk grenselag med en elektrisk potensialforskjell på dette punktet. Et integrert Ag/AgCl-referansesystem fungerer som den nødvendige referanseelektroden. Den målte spenningen konverteres til den tilsvarende pH-verdien ved hjelp av Nernst-ligningen.
Transcript Title
Slik fungerer potensiometrisk pH-måling
Potensiometrisk pH-måling handler i bunn og grunn om å detektere potensialforskjeller med spesielle elektroder. La oss se nærmere på det:
Glasselektroder
I tradisjonelle glasselektroder er nøkkelkomponenten en pH-sensitiv glasspære i enden av et glassrør. Inne i elektroden omgir en nøytral kaliumkloridløsning bufret ved pH 7 en sølv/sølvkloridtråd som utgjør den elektriske forbindelsen.
En annen sølv/sølvkloridtråd i en annen kaliumkloridløsning utgjør referansesystemet i et ytre glassrør. En liten overgang skiller referansesystemet fra løsningen som måles, den elektriske forbindelsen, men ikke løsningen.
Når elektroden senkes ned i en løsning, registrerer elektroden forskjellen i hydrogenionkonsentrasjon over glassmembranen. Denne konsentrasjonsforskjellen skaper en målbar potensialforskjell som deretter omdannes til en pH-avlesning.
Slik fungerer glasspæren
Forestill deg at du senker sensoren ned i en løsning som fortynnet saltsyre. De mindre hydrogenionene trenger gjennom glassmembranens grenselag og skaper en ladningsseparasjon, mens de større kloridionene holder seg utenfor.
Inne i pæren er hydrogenionkonsentrasjonen konstant ved pH 7. Hvis den eksterne hydrogenionkonsentrasjonen er høyere (sure løsninger), oppstår det en potensialforskjell, og pH-verdien blir lavere enn 7. For nøytrale løsninger er hydrogenionkonsentrasjonen den samme på begge sider, pH 7. For lavere hydrogenionkonsentrasjon på utsiden, pH over 7.
Sensorer uten glass
For bransjer som ikke kan ha glass, er ISFET-er et robust alternativ. De erstatter den tradisjonelle glasspæren med et pH-sensitivt lag integrert i en metalloksid-halvleder-transistor (MOS).
Når positive hydrogenioner interagerer med dette laget, skaper de ladningsseparasjon, og området mellom kilden og avløpet blir ledende. Strømmen er direkte relatert til pH-verdien i løsningen. I likhet med glassensorer krever ISFET-transistorer også et stabilt referansesystem som er beskyttet av et kryss for å være nøyaktige.
Presisjon for alle bruksområder
Det potensiometriske prinsippet som Endress+Hauser har implementert, gir den høyeste nøyaktigheten innen pH-måling. Denne teknologien er nyttig for mange bransjer ved at den muliggjør bedre produktutbytte, mindre avfall og bruksområder der glassensorer ikke kan brukes.
Potensiometrisk pH-måling er grunnlaget for væskeanalyse, enten det er glassensorer eller ISFET-er. Vitenskapen bak og teknologien rundt den sikrer pålitelige resultater.
