Sensors for pH Measurement in the Laboratory and in Industrial Processes

pH-Sensoren

Laboratorium & Proces analytische pH-sensoren

Een pH-sensor bepaalt de alkaliteit of zuurgraad van een oplossing. METTLER TOLEDO biedt een breed portfolio aan pH-sensoren voor diverse industrieën, zoals de farmaceutische, chemische, voedingsmiddelen- en dranken-, energie- en halfgeleiderindustrie, en voor water- en afvalwaterbehandeling. Of u nu een pH-sensor in het laboratorium of voor inline gebruik nodig hebt, wij hebben geschikte sensoren die aan al uw toepassingsvereisten voldoen.

Bel ons voor een offerte

FAQs

Wat is een pH-sensor?

Een pH-sensor, ook wel sonde of elektrode genoemd, is een belangrijk instrument waarmee een gebruiker de alkaliteit of zuurgraad van een oplossing kan bepalen. Het glazen membraan aan het uiteinde is gevoelig voor H+ ionen. Bovendien bieden veel van onze pH-sensoren ook een redoxmeting.

Hoe werkt een pH-sensor?

De buitenkant van het glasmembraan vormt een gellaag wanneer het in contact komt met een waterige oplossing. Een soortgelijke gellaag wordt ook gevormd aan de binnenzijde van het glasmembraan, aangezien de sensor gevuld is met een waterige elektrolytoplossing. De H+-ionen in en rond de gellaag kunnen, afhankelijk van de pH-waarde, in of uit deze laag diffunderen. Zo wordt de H+-ionconcentratie van de oplossing gemeten. Als de oplossing alkalisch is, diffunderen de H+-ionen uit de laag en ontstaat er een negatieve lading aan de buitenkant van het membraan. Aangezien de glaselektrode een interne buffer heeft met een constante pH-waarde, blijft de potentiaal op het binnenoppervlak van het membraan constant tijdens de meting. De potentiaal van de pH-sensor is dus het verschil tussen de binnen- en buitenlading van het membraan.

Waarom is een referentiesensor nodig bij het meten van pH met een pH-sensor?

Het doel van de referentiesensor is te zorgen voor een gedefinieerde stabiele referentiepotentiaal waartegen het potentiaal van de pH-sensor zal worden gemeten. Om dit te kunnen doen moet de referentiesensor gemaakt zijn van een glas dat niet gevoelig is voor de H+ ionen in de oplossing. Het moet ook open zijn voor de omgeving van het monster waarin het wordt ondergedompeld. Daartoe wordt in de schacht van de referentiesensor een opening of knooppunt gemaakt waardoor de binnenoplossing of referentie-elektrolyt in het monster kan uitvloeien. De referentiesensor en de pH-sensor (halve cel) moeten zich in dezelfde oplossing bevinden voor correcte metingen.

Welke referentiesensor wordt gebruikt bij het meten van pH?

Er zijn verschillende referentiesystemen beschikbaar. Deze omvatten zilver/zilverchloride-, jodium/jodide- en kwik/calomel-systemen, alsmede enkele aanpassingen. Het zilver/zilverchloridesysteem wordt echter bijna altijd gebruikt bij moderne pH-metingen. Het potentiaal van dit referentiesysteem wordt bepaald door de referentie-elektrolyt en het zilver/zilverchloride-referentie-element. Het is belangrijk dat de referentie-elektrolyt een hoge ionenconcentratie heeft, hetgeen resulteert in een lage elektrische weerstand.

Wat zijn gecombineerde pH-sensoren?

In de gecombineerde sensoren zijn de pH-sensor (glazen sensor) en de referentiesensor geconstrueerd in de vorm van twee concentrische buizen/kamers. De pH-elektrode omsluit de referentie-elektrode en zij zijn met elkaar verbonden via een keramische junctie. Deze twee elektroden zijn weliswaar gecombineerd, maar functioneren afzonderlijk. Het enige verschil is het gemak van het hanteren van één sensor, in plaats van twee.

Een temperatuursensor kan ook in dezelfde behuizing worden ondergebracht als de pH- en referentie-elementen. Hierdoor kunnen temperatuurgecompenseerde metingen worden verricht. Dergelijke elektroden worden 3-in-1 elektroden genoemd.

Wat is de juiste manier om pH-sensoren op te slaan?

Alle gebruikershandleidingen bevatten de nodige informatie over de opslag van pH-sensoren op korte en lange termijn.

  • Altijd: In een referentie-elektrolyt voor zowel korte- als langetermijnopslag. Dit maakt onmiddellijk gebruik van de pH-sensor mogelijk wanneer nodig, en zorgt voor een korte responstijd.
  • Soms: In buffer pH 4 en 7 tussen de metingen om het membraan gehydrateerd te houden.
  • Nooit: Gebruik van gedeïoniseerd water, omdat dit de ion-rijke referentie-elektrolyt zal uitputten. Bewaar de elektrode ook niet droog, omdat dit het membraan beschadigt, waardoor de pH-sensor een langere reactietijd heeft. Bij langdurige droge opslag moeten veel pH-sensoren voor installatie gereactiveerd worden door ze enkele uren te laten weken om optimale meetresultaten te verkrijgen. Als deze maatregelen niet voldoende zijn, kan de sensor functioneel worden gemaakt door hem te behandelen met een speciale reactiveringsoplossing, gevolgd door conditionering in de referentie-elektrolyt.
     

Wat is de normale levensduur van een pH-sensor?

Wanneer u een pH-sensor gebruikt en bewaart zoals aanbevolen, is de verwachte levensduur 1 tot 3 jaar. Er zijn echter een aantal factoren die de levensduur van een pH-sensor kunnen verkorten. Een daarvan is het gebruik voor het meten van hete of zeer alkalische monsters. Andere factoren kunnen mechanische schade zijn als gevolg van onjuiste opslag. Ook kan de levensduur van de sonde aanzienlijk worden verkort als de opslagvloeistof uitdroogt of lekt als gevolg van opslag bij hoge temperaturen, bevriezing of andere oorzaken.

Hoe kan ik zien wanneer een pH-sensor moet worden vervangen?

De slope en offset van de ijking zijn goede indicatoren voor de kwaliteit van een pH-sensor. Als deze waarden bepaalde grenzen overschrijden kan de pH elektrode als opgebruikt worden beschouwd. De onder- en bovengrens voor de slope zijn 85% en 105% en voor de offset -35 mV en 35 mV. Bovendien moet erop worden gewezen dat een instabiel signaal of een zeer lange responstijd in de pH-ijkoplossing wijst op een vergevorderde verslechtering van een pH-sensor. Deze verschijnselen worden vaak geassocieerd met onregelmatige hellingen en offsets.

Sommige van onze in-line digitale sensoren bieden ook voorspellende diagnostiek die aangeeft wanneer een sensor moet worden vervangen.