الکترودهای pH

الکترودهای pH حسگرهای تحلیلی برای اندازه‌گیری پتانسیل هیدروژن (pH)، لگاریتم منفی فعالیت یون هیدروژن در محلول هستند. مقدار pH یک ماده مستقیماً با نسبت غلظت یون هیدروژن [H+] و یون هیدروکسیل [OH-] مرتبط است. این یکی از رایج ترین اندازه گیری های آزمایشگاهی است زیرا بسیاری از فرآیندهای شیمیایی به pH وابسته هستند. 

نمایش تمام تولیدکنندگان الکترود pH

الکترودهای pH با تولید یک پتانسیل الکتریکی بین دو مایع با pH متفاوت در تماس با طرف‌های مخالف یک غشای شیشه‌ای نازک، به نام عنصر pH، کار می‌کنند. این پتانسیل ولتاژ تابعی از اسیدیته آزاد یا قلیاییت آزاد محلول است. عنصر pH توسط یون های H+ نفوذ پذیر است و الکترود pH با محلول خنثی پر می شود که طبق تعریف حاوی تعداد مساوی یون H+ و OH- است. سپس کاوشگر pH در محلول H+ غوطه ور می شود و غشای شیشه ای توسط یون های H+ که پتانسیل مثبتی بر روی الکترود حسگر اعمال می کنند نفوذ می کند. این اختلاف پتانسیل توسط یک PH متر اندازه گیری می شود و به خروجی pH تبدیل می شود. هنگامی که کاوشگر در یک محیط قلیایی غوطه ور می شود، یون های H+ به خارج از پروب مهاجرت می کنند و یون های OH- اضافی در پروب باقی می گذارند و پتانسیل منفی توسط pH متر حس می شود.

قطعات الکترود pH.

الکترودهای pH با پروب های pH متفاوت هستند. پروب‌های pH مجموعه‌هایی هستند که برای اندازه‌گیری pH استفاده می‌شوند و شامل الکترود، محفظه و سنسور دما هستند.

مشخصات عملکرد

با الکترودهای pH، سه ویژگی عملکرد اصلی وجود دارد: محدوده pH، دقت pH و زمان پاسخ.

• الکترودهای pH با دامنه وسیع در محدوده فعالیت 1 MH + (pH 0) تا 10-14 MH + ( pH 14) عمل می کنند.

مقیاس pH.

• زمان پاسخ معمولاً به عنوان مقداری مانند 95٪ در 10 ثانیه بیان می شود.

مشخصات

الکترودهای pH دارای مشخصات فیزیکی برای پیکربندی الکترود و گزینه های محلول مرجع هستند.

تک سلولی یا جفت الکترود نیاز به یک الکترود مرجع جداگانه دارند. این نوع دستگاه برای سوسپانسیون های کلوئیدی، یدیدها در نمونه و جامدات با درصد بالا در سیال بهترین انتخاب است.

الکترودهای pH ترکیبی نیز معمولاً در دسترس هستند. این دستگاه ها دارای دو قسمت هستند: الکترود اندازه گیری و الکترود مرجع.

گزینه های محلول الکترود pH

از نظر گزینه های محلول مرجع، الکترودهای مرجع یا قابل پر کردن مجدد یا مهر و موم هستند. مبادله بین این دو نوع، میزان نگهداری در مقابل طول عمر محصول است. الکترودهای PH قابل پر کردن نیاز به تعمیر و نگهداری بیشتری دارند، اما طول عمر بیشتری نیز دارند و معمولاً دقت بالاتری دارند. الکترودهای pH مهر و موم شده نیازی به پر کردن مجدد ندارند، اما عمر محدودی دارند زیرا مواد شیمیایی داخل آن مصرف شده و قابل تعویض نیستند.

نوع اتصال

نوع اتصال یک مشخصات فیزیکی مهم است که باید هنگام انتخاب الکترودهای pH در نظر گرفت. دو نوع اساسی وجود دارد:

تک اتصال - همانطور که از نام آنها پیداست، الکترودهای مرجع تک پیوندی حاوی یک الکترولیت هستند. الکترولیت سطح ثابتی از یون حس شده توسط عنصر مرجع برگشت پذیر را فراهم می کند و یک اتصال مایع با پتانسیل کم را با محلول نمونه تشکیل می دهد. الکترودهای تک اتصالی رایج ترین در صنعت هستند.

الکترود شیشه ای تک اتصال.

اتصال دوگانه - الکترودهای مرجع دو پیوند دارای یک سلول مرجع اضافی در جلوی سلول کلرید پتاسیم هستند. این سلول نمونه را از سلول مرجع کلرید پتاسیم غربال می کند. به طور معمول، سلول های اتصال دوگانه عمر طولانی تری دارند زیرا سد شیمیایی دوم اثرات مسمومیت با الکترود را کاهش می دهد.

جنس بدنه 

دو انتخاب متداول برای مواد بدنه وجود دارد: شیشه، و اپوکسی یا پلیمر.

گزینه های نصب

گزینه های نصب به صورت دستی یا قابل حمل، درون خطی (وارد کردن) و جریان عبوری (خط لوله) تعریف می شوند.

تنظیمات دستی یا قابل حمل امکان استفاده از الکترودهای pH را در آزمایشگاه‌هایی که ممکن است اپراتور نیاز به آزمایش چندین نمونه مختلف داشته باشد، می‌دهد.

الکترودهای pH به سبک درج اغلب از طریق یک سوراخ در یک لوله یا دیوار به لوله‌کشی فرآیند وارد می‌شوند.

سبک‌های جریان مستقیم مستقیماً در خط لوله قرار می‌گیرند و از طریق برخی اتصالات مانند فلنج‌ها یا سایر اتصالات به یک بخش جدایی‌ناپذیر تبدیل می‌شوند. 

کالیبراسیون و نگهداری pH

برای اینکه بهترین عملکرد و عمر الکترود pH خود را داشته باشید، تمیز کردن و کالیبره کردن منظم الکترود بسیار مهم است. الکترود باید در محلول ذخیره pH توصیه شده بین اندازه گیری ها ذخیره شود. نباید اجازه داد که محل اتصال مرجع خشک شود. اگر الکترود زمان تثبیت کند، خوانش نامنظم را نشان دهد یا در کالیبراسیون مشکل داشته باشد، ممکن است زمان تمیز کردن الکترود فرا رسیده باشد. بهترین محلول پاک کننده، محلولی است که به روش انتخابی تری با آلودگی تعامل داشته باشد (یعنی چربی ها و روغن ها باید با محلول سورفکتانت غیر یونی یا متانول تمیز شوند). پس از محلول تمیز کننده، الکترود باید با آب دیونیزه شسته شود و در محلول pH مناسب نگهداری شود. لامپ شیشه ای را می توان با خیساندن در آب گرم دیونیزه تمیز کرد.

اگر الکترود قابل پر کردن مجدد باشد، الکترود باید با محلول پرکننده صحیح الکترود پر شود. قبل از استفاده از وجود الکترولیت کافی در داخل الکترود اطمینان حاصل کنید.

ویژگی ها

ویژگی های معمولی برای الکترودهای pH عبارتند از:

جبران دما - جبران دما برای اندازه گیری دقیق pH بسیار مهم است. با این حال، برای اندازه گیری ORP استفاده نمی شود. دما بر پتانسیل واکنش برای همه مواد شیمیایی تأثیر می‌گذارد، اما ORP واقعی اندازه‌گیری مستقیم الکترون‌هایی است که در طی یک واکنش کاهش اکسیداسیون، بدون توجه به دما، حرکت می‌کنند.

سنسور دمای داخلی - دستگاه ها دارای کالیبراتور داخلی هستند که می توان از آن برای آزمایش و تنظیم مجدد استفاده کرد.

طراحی مستغرق یا مقاوم در برابر آب - الکترودهای ORP شناور می توانند در کاربردهای آزمایش آب استفاده شوند.

مناسب برای مصارف غذایی یا بهداشتی - ORP های مورد استفاده در مواد غذایی یا برنامه های بهداشتی را می توان به راحتی بین استفاده ها ضدعفونی کرد تا از آلودگی جلوگیری شود. 

منبع

globalspec