เซ็นเซอร์วัดค่า pH และ ORP ของน้ำบริสุทธิ์
เครื่องวิเคราะห์ของเหลว

น้ำบริสุทธิ์ (UPW) น้ำสำหรับฉีด (WFI) น้ำบริสุทธิ์สูงและปราศจากไอออน (DI) เป็นคำที่อธิบายโดยทั่วไปว่ามีคุณสมบัติเหมือนกัน หมายถึงน้ำที่ได้รับการทำให้บริสุทธิ์ตามมาตรฐานสูงสุดโดยการกำจัดสิ่งปนเปื้อนทั้งหมดเช่นสารประกอบอินทรีย์และอนินทรีย์ ละลายและฝุ่นละออง ระเหยและไม่ระเหยปฏิกิริยาและเฉื่อย ชอบน้ำและไม่ชอบน้ำ; และก๊าซที่ละลาย น้ำบริสุทธิ์มีค่าการนำไฟฟ้าต่ำมากซึ่งหมายความว่ามีความต้านทานสูงเนื่องจากนำส่วนประกอบที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้าทั้งหมดออกไปแล้ว เมื่อรวมกับความไวต่อการปนเปื้อนและผลกระทบจากอุณหภูมิสารละลายที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้าต่ำทำให้การวัดค่า pH ที่แม่นยำทำได้ยากมาก แม้ว่าการอ่านค่าที่แม่นยำและเชื่อถือได้โดยใช้เครื่องวิเคราะห์ค่า pH แบบเดิมจะเป็นเรื่องที่ท้าทาย การทำความเข้าใจว่าอะไรเป็นสาเหตุของความยากลำบากในการวัดค่า pH และการมีอุปกรณ์ที่เหมาะสมสามารถทำให้ห้องปฏิบัติการวัดค่า pH ของน้ำบริสุทธิ์ที่เสถียรและแม่นยำ

การนำไฟฟ้าต่ำและความสามารถในการบัฟเฟอร์ที่ จำกัด ของน้ำบริสุทธิ์ที่มีความเข้มข้นของไอออนิกต่ำทำให้อิเล็กโทรด pH ลอยไปทำให้เกิดผลลัพธ์ที่ไม่สามารถทำซ้ำได้และไม่ถูกต้อง ปัญหาที่พบบ่อยคือการดริฟท์ขนาดใหญ่ความไวในการไหลที่ยอมรับไม่ได้และการชดเชยอุณหภูมิที่ไม่ดี เสียงไฟฟ้าและสัญญาณรบกวนทำให้เรื่องยุ่งยากมากขึ้น คุณสมบัติบางประการของน้ำบริสุทธิ์ส่งผลเสียต่อความสามารถในการวัดค่า pH ที่เชื่อถือได้ เป็นเวลาหลายปีเชื่อกันว่าคุณสมบัติเหล่านี้ไม่สามารถเอาชนะได้อย่างน่าพอใจเพื่อให้ได้ความแม่นยำและความน่าเชื่อถือในการวัดที่ต้องการ พื้นที่ที่ได้รับผลกระทบมากที่สุดจากคุณสมบัติของน้ำบริสุทธิ์ ได้แก่ :

  1. ความเสถียรของอิเล็กโทรดอ้างอิง
  2. การตอบสนองของแก้วอิเล็กโทรด
  3. เสียงไฟฟ้า
  4. ข้อกำหนดพิเศษของ TC

รายละเอียด

การกำหนดค่าอิเล็กโทรดทั่วไปสำหรับการใช้งานน้ำที่มีความบริสุทธิ์สูง

ศักยภาพถูกพัฒนาขึ้นที่จุดเชื่อมต่ออ้างอิงเมื่อโซลูชันที่แตกต่างกันสองตัวสัมผัสกัน สิ่งนี้เรียกว่าการไล่ระดับสีแบบกระจาย สาเหตุของการไล่ระดับสีที่ไม่ต้องการนี้คือการถ่ายโอนไอออนในอัตราที่แตกต่างกันเนื่องจากรูปแบบการไหล สิ่งนี้อาจทำให้เกิดการอ้างอิงที่ไม่แน่นอนและการวัดค่า pH ที่ผิดปกติ การปนเปื้อนในกระบวนการอาจทำให้เกิดข้อผิดพลาดเหล่านี้ในการวัดค่า pH

จุดเชื่อมต่อของเหลวของอิเล็กโทรดอ้างอิงมีแนวโน้มที่จะพัฒนาศักยภาพการแพร่กระจายที่สังเกตได้อันเป็นผลมาจากความแตกต่างอย่างมากในความเข้มข้นของไอออนระหว่างกระบวนการและสารละลายเติมของอิเล็กโทรดอ้างอิง

ศักยภาพในการเชื่อมต่อที่ได้อาจสูงถึง 20-40 มิลลิโวลต์ (ประมาณ 0.5 pH) การเปลี่ยนแปลงใด ๆ ในศักยภาพนี้จะแสดงเป็นค่า pH ที่ไม่แน่นอนและลอยๆ

จะปรากฏว่ามีการเปลี่ยนแปลงในค่า pH ของกระบวนการ แต่การเปลี่ยนแปลงนี้เป็นเท็จเนื่องจากเกิดจากศักยภาพในการแยก (รูปที่ 1) การพร่องหรือเจือจางของสารละลายเติมอ้างอิงเกิดขึ้นอย่างรวดเร็วในน้ำที่มีความบริสุทธิ์สูงทำให้ศักยภาพในการอ้างอิงไม่เสถียรและการวัดไม่น่าเชื่อถือ

เนื่องจากไม่มีไอออนที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้าที่จะพูดถึงในน้ำที่มีความบริสุทธิ์สูงจึงต้องสร้างเส้นทางทางกายภาพของสารละลายอ้างอิงที่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้าจากอิเล็กโทรดอ้างอิงไปยังอิเล็กโทรดแก้วเพื่อให้วงจรการวัดสมบูรณ์ หากไม่มีไอออนที่ให้มาจากอิเล็กโทรดอ้างอิง (พวกมันหมดแล้ว) จะไม่มีการอ้างอิงที่เสถียรเพื่อทำการวัด

เคาน์เตอร์วัด:

ความผิดปกติเหล่านี้สามารถลดลงหรือลบออกได้โดยการรักษาการไหลของเซ็นเซอร์อ้างอิง "แรงดันบวก" ให้คงที่เช่นระบบร้องเสียงที่เป็นเอกลักษณ์ในอิเล็กโทรดอ้างอิง เสียงร้องในตัวช่วยให้มั่นใจได้ถึงการปรับสมดุลความดันภายในกับความดันภายนอกในทันทีทำให้เซ็นเซอร์แทบไม่ไวต่อการเปลี่ยนแปลงของความดัน / การไหลภายนอก แรงดันเกินเล็กน้อยที่เกิดจากความตึงเครียดในการร้องช่วยป้องกันการไหลเข้าของของเหลวและรักษาการไหลของไอออนบวกออกจากเซ็นเซอร์ คุณลักษณะนี้น่าสนใจเป็นพิเศษในการใช้งานน้ำบริสุทธิ์

เนื่องจากน้ำบริสุทธิ์เป็นตัวนำไฟฟ้าที่ไม่ดีเนื่องจากการนำไฟฟ้าต่ำมากจึงทำให้เกิดประจุไฟฟ้าสถิตเมื่อไหลผ่านวัสดุที่ไม่เป็นสื่อกระแสไฟฟ้าซึ่งมีผลต่อเซ็นเซอร์อ้างอิง pH ประจุไฟฟ้าสถิตนี้จะสร้างกระแสหลงทางทำให้การอ่านค่า pH ที่ผิดปกติ

น้ำบริสุทธิ์มีค่าการนำไฟฟ้า 0.055 µS (18.2 Mohm) ที่25ºC ความต้านทานของเหลวนี้สามารถนำไปสู่การก่อตัวของประจุไฟฟ้าสถิตที่พื้นผิว สิ่งนี้สามารถสร้าง "ศักยภาพในการสตรีม" (กระแสหลงทางที่สามารถเลียนแบบ pH) ในสารละลายซึ่งอาจทำให้เกิดข้อผิดพลาดขนาดใหญ่หรืออย่างน้อยก็มีเสียงรบกวนมากเกินไปในการอ่าน อิเล็กโทรดที่มีความต้านทานต่ำมีการป้องกันอย่างดีและมีสายดินสามารถลดข้อผิดพลาดเหล่านี้ให้มีค่าน้อยที่สุดโดยปกติจะน้อยกว่า± 0.05 หน่วย pH เนื่องจากความต้านทานไฟฟ้าของเซลล์วัดโดยทั่วไปนั้นสูงมากอุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์ที่ใช้ในการวัดศักย์ของเซลล์จึงมีความอ่อนไหวต่อปัจจัยรบกวนเพิ่มเติมเช่นการรับสัญญาณรบกวนจากไฟฟ้าภายนอกและผลกระทบจากความจุของมือ ประจุไฟฟ้าสถิตเหล่านี้เรียกว่า Streaming หรือ Friction Potentials เปรียบได้กับการถูแท่งแก้ว (ขั้วแก้ว) ด้วยผ้าขนสัตว์ (น้ำ) ความต้านทานสูงนี้ยังเพิ่มความไวของลูปการวัดต่อแหล่งกำเนิดเสียงรบกวนทางไฟฟ้าโดยรอบ

ประจุไฟฟ้าสถิต

การวัดตัวนับ:

แนะนำให้ใช้เซ็นเซอร์วัดค่า pH ที่มีอิเล็กโทรดดินเหลวร่วมกับเครื่องส่ง pH แบบแอมพลิฟายเออร์คู่ การกำหนดค่านี้ช่วยให้มั่นใจได้ว่าสัญญาณอิเล็กโทรดการวัดและอ้างอิงจะถูกขยายแยกต่างหากกับหน้าสัมผัสของของเหลว สิ่งนี้ให้ภูมิคุ้มกันที่ดีที่สุดต่อเสียงรบกวนและกระแสที่หลงทางและทำให้การอ่านค่า pH ที่เสถียรและเชื่อถือได้

ปัญหาอีกประการหนึ่งเกี่ยวข้องกับความสามารถในการบัฟเฟอร์ของน้ำบริสุทธิ์ซึ่งต่ำมาก เมื่อน้ำบริสุทธิ์สัมผัสกับอากาศการดูดซับก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ (CO 2) จะเกิดขึ้นทำให้การอ่านค่า pH ลดลง ขึ้นอยู่กับอุณหภูมิและความดัน pH ของน้ำบริสุทธิ์อาจลดลงต่ำถึง 6.2 ควรหลีกเลี่ยงการเก็บตัวอย่างไปยังเครื่องวัดในห้องปฏิบัติการเนื่องจาก CO2 ในชั้นบรรยากาศจะปนเปื้อนตัวอย่าง นอกจากนี้ต้องคำนึงถึงการชดเชยอุณหภูมิของน้ำบริสุทธิ์ด้วย

มีผลกระทบด้านอุณหภูมิที่สำคัญสองประการที่ต้องได้รับการแก้ไขเพื่อสร้างการแสดงค่า pH ที่ถูกต้องอย่างแท้จริงในน้ำที่มีความบริสุทธิ์สูง ตัวชดเชยอุณหภูมิอัตโนมัติมาตรฐานจะแก้ไขข้อใดข้อหนึ่งเท่านั้นซึ่งมักเรียกกันว่า "การแก้ไข Nernstian หรืออิเล็กโทรด"

ขนาดของมันถูกกำหนดโดยตรงโดยใช้ Nernst Equation ซึ่งอธิบายว่าการทำงานของอิเล็กโทรดแก้วซึ่งไม่ขึ้นอยู่กับลักษณะของของเหลวในกระบวนการ กล่าวอย่างเรียบง่ายสมการ Nernst ระบุว่าเมื่ออิเล็กโทรดแก้วมีอุณหภูมิเพิ่มขึ้นแรงดันไฟฟ้าขาออกจะเพิ่มขึ้นแม้ว่าค่า pH ที่แท้จริงของสารละลายที่วัดได้อาจยังคงเท่าเดิม ผลกระทบน้อยที่สุดที่หรือใกล้ pH 7 และเพิ่มขึ้นเป็นเส้นตรงด้านบนและด้านล่างค่า pH ที่ 7

ผลที่สองเรียกว่า "การแก้ไขค่าคงที่สมดุลหรือการแยกตัวออกจากกัน" แม้ว่าผลกระทบนี้มักจะมีขนาดเล็กกว่ามาก แต่ก็อาจมีนัยสำคัญได้

สารละลายทั้งหมดตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิในลักษณะเฉพาะ (ค่าคงที่การแยกตัว) การตอบสนองนี้อาจเกี่ยวข้องกับการเปลี่ยนแปลง pH หรือการนำไฟฟ้าทั้งนี้ขึ้นอยู่กับวิธีการแก้ปัญหา ค่าคงที่การแยกตัวของน้ำบริสุทธิ์คือ 0.172 pH / 10ºC ซึ่งหมายความว่าที่น้ำบริสุทธิ์50ºCมี pH 6.61 ในขณะที่ 0 ºCจะมีค่า 7.47 pH ปริมาณการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิที่เกี่ยวข้องและลักษณะสำคัญของการวัดเป็นตัวกำหนดว่าผลกระทบนี้จะต้องได้รับการชดเชยหรือไม่ (รูปที่ 8)

ปัญหาหลายอย่างที่เกี่ยวข้องกับ pH ที่มีความบริสุทธิ์สูงสามารถลดหรือกำจัดได้ด้วยการพิจารณาอย่างรอบคอบเกี่ยวกับประเด็นสำคัญเหล่านี้ของลูปการวัดค่า pH

รูปที่ 8
SR20-AC32 อิเล็กโทรดอ้างอิงเบลล์มาติก

รู้เบื้องต้นเกี่ยวกับ Bellomatic Sensor

ด้วยประสบการณ์และการออกแบบที่สร้างสรรค์มานาน โยโกกาวา ได้พัฒนาวิธีการแก้ปัญหาที่ได้กล่าวไว้ก่อนหน้านี้ ศักยภาพการแพร่กระจายสูงของอิเล็กโทรดอ้างอิงสามารถเอาชนะได้โดยใช้อิเล็กโทรดลักษณะความดันบวก มีการพัฒนาอิเล็กโทรดชนิดหนึ่งที่เรียกว่า "Bellomatic" (รูปที่ 9)

อิเล็กโทรดใช้อ่างเก็บน้ำแบบรีฟิลขนาดใหญ่ทำให้มีอัตราการไหลคงที่ของอิเล็กโทรไลต์อ้างอิง ทำให้มีอายุการใช้งานที่ยาวนานและประหยัดกว่ากว่าที่อิเล็กโทรดอ้างอิงแบบคงที่จะให้ได้ นอกจากนี้อิเล็กโทรดยังไม่ขึ้นกับผลกระทบของความดันในกระบวนการ ดังนั้นจึงไม่จำเป็นต้องใช้แรงดันอากาศอิสระ (เช่นเดียวกับที่ใช้กับ สะพานเกลือ) แรงดันบวกที่สูบลมแบบปรับได้เองจะช่วยป้องกันการเสียบและการเปรอะเปื้อนมันจะชดเชยการเพิ่มขึ้นของแรงดันในกระบวนการและป้องกันการโยกย้ายกระบวนการ

ข้อมูลเบื้องต้นเกี่ยวกับ All-in-One FU24 pH / ORP Sensor

อีกทางเลือกหนึ่งนอกเหนือจากแก้วแยกและอิเล็กโทรดอ้างอิงคืออิเล็กโทรดแบบรวมที่มีความสามารถในการกดดันส่วนอ้างอิง นอกเหนือจากประโยชน์ที่ระบุไว้แล้วความใกล้ชิดขององค์ประกอบการวัดทั้งสองช่วยให้มั่นใจได้ถึงความต่อเนื่องของวงจรอิเล็กโทรด FU24 ซึ่งรวมเอาระบบร้องเสียงที่ได้รับการจดสิทธิบัตรที่ประสบความสำเร็จไว้ในตัวเครื่อง All-in-one เป็นทางออกที่ดี

เดิมที FU24 ได้รับการพัฒนาขึ้นสำหรับการใช้งานทางเคมีที่รุนแรงคือการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ / ความดันที่มากส่งผลให้ห้องอ้างอิงเซ็นเซอร์พร่องเร็วสัญญาณที่ตามมาและสูญเสียฟังก์ชันการทำงานในที่สุด

ได้รับการออกแบบให้มีช่องสำหรับอ้างอิงขนาดใหญ่ภายในห้องอ้างอิงขนาดใหญ่และหัววัดอ้างอิงที่มีอายุการใช้งานยาวนานอายุการใช้งานของเซ็นเซอร์ที่คาดไว้จะคำนวณได้ประมาณ 20 ปีที่อุณหภูมิ 20 ° C ในน้ำปราศจากแร่ธาตุ

การทดสอบในห้องปฏิบัติการเพิ่มเติม (D&E 2010-015 & D&E 2011-020) และการทดสอบภาคสนาม (D&E 2012-022) ระบุว่า FU24 ยังทำงานได้ดีมากในการใช้น้ำบริสุทธิ์ ผลลัพธ์อยู่ในเอกสารฉบับเดียว TNA1502 อย่างไรก็ตามสรุปผลดังกล่าวด้านล่าง

เซ็นเซอร์ pH / ORP FU24 แบบ All-in-One

ดาวน์โหลด

วิดีโอ

ภาพรวมผลิตภัณฑ์
Overview:

FU24 เป็นเซ็นเซอร์ pH และ ORP แบบออล - อิน - วันที่ผลิตด้วยตัวเครื่อง PPS 40GF ที่ทนต่อสารเคมีสำหรับการใช้งาน pH ที่รุนแรง มีประโยชน์อย่างยิ่งในการใช้งานที่มีความดันและ / หรืออุณหภูมิผันผวน กระบวนการเหล่านี้ทำให้อายุการใช้งานของเซ็นเซอร์สั้นลงเนื่องจากของเหลวในกระบวนการเคลื่อนเข้าและออกจากเซ็นเซอร์ภายใต้อิทธิพลของความดันและ / หรือความผันผวนของอุณหภูมิบ่อยครั้ง ส่งผลให้การแยกเกลือออกอย่างรวดเร็วและการเจือจางของอิเล็กโทรไลต์อ้างอิงซึ่งจะเปลี่ยนแรงดันอ้างอิงทำให้เกิดการวัดค่า pH แบบดริฟท์

คุณต้องการข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับบุคลากร เทคโนโลยี และโซลูชั่นของเราหรือไม่ ?

ติดต่อเรา

ด้านบน