주입용 물(WFI), 초순수(UPW), 고순도 물, 탈이온화(DI)는 모두 기본적으로 동일한 속성을 나타내는 용어입니다. 유기화합물, 무기화합물, 용해 및 미립자물질, 휘발성 및 비휘발성, 반응성 및 비활성, 수산화물 및 소수성, 그리고 용존 기체 등 모든 오염물질을 제거하여 최고 수준으로 정제된 물을 지칭합니다. 정제수는 전도성이 매우 낮은 전도도를 가지며, 모든 전도성 구성 요소가 제거되었으므로 저항성이 높다는 것을 의미합니다. 오염 및 온도 영향에 대한 민감성과 결합된 저전도성 용액은 정확한 pH측정을 하기가 매우 어렵습니다. 전통적인 pH 분석계를 사용하여 정확하고 신뢰할 수 있는 판독값을 얻는 것이 어렵다 하더라도 pH 측정의 어려움을 야기하는 지 원인을 파악하고 적절한 장비를 갖추고 안정적이고 정확한 순수 pH 측정을 할 수 있습니다.
낮은 이온 강도의 순수한 물의 낮은 전도도와 제한된 완충 능력은 pH 전극을 표류시켜서 재현 불가능하고 부정확한 결과를 초래합니다. 일반적인 문제는 큰 드리프트, 용인 불가한 유량 감도 및 열악한 온도 보상입니다. 전기적 소음과 간섭은 문제를 더 복잡하게 만듭니다. 순수한 물의 특성은 신뢰성 있는 pH 측정을 하는데 악영향을 미칩니다. 수년동안 원하는 측정 정확도와 신뢰도를 얻기 위해 이러한 특성을 만족스럽게 극복할 수 없다고 여겨졌습니다, 순수한 물의 특성에 가장 큰 영향을 받는 분야는 다음과 같습니다 . :
- 기준 전극의 안정성
- 유리 전극 반응
- 전기적 잡음
- 특별한 T.C. 요건
Details
두 가지 다른 용액이 서로 접촉하면 기준 접합부에서 전위가 발생합니다. 이를 확산 구배라고 합니다. 이러한 원치 않는 구배의 원인은 유량 변화로 인한 이온의 이동입니다. 이로 인해 기준 전위가 불안정하고 비정상적인 pH 측정이 발생할 수 있습니다. 공정 오염으로 인해 pH 측정에 이러한 오류가 발생할 수도 있습니다.
기준 전극의 액체 접합은 공정과 기준 전극의 충전 용액 사이의 이온 농도 차이가 매우 크기 때문에 상당한 확산 전위를 형성하는 경향이 있습니다.
결과적으로 발생하는 접합 전위는 20-40밀리볼트(약 0.5 pH)까지 높아질 수 있습니다. 이 전위의 변화는 불규칙하고 떠다니는 pH 값으로 나타납니다.
공정 pH에 변화가 있는 것처럼 보이지만 접합 전위에 의해 발생하기 때문에 이러한 변화는 잘못된 것입니다(그림 1). 기준 충전 용액의 고갈 또는 희석은 고순도 물에서 훨씬 더 빠르게 발생하여 기준 전위가 불안정해지고 측정을 신뢰할 수 없게 만듭니다.
고순도 물에는 전도성 이온이 없기 때문에 측정 회로가 완료되려면 기준 전극에서 유리 전극으로 전도성 기준 용액의 물리적 경로를 설정해야 합니다. 기준 전극에서 이온이 제공되지 않으면(이미 고갈된 상태) 측정을 수행할 수 있는 안정적인 기준이 없습니다.
Counter measure:
이러한 이상 현상은 기준 전극의 고유 bellow 시스템과 같은 "양압" 기준 센서 전반에 걸쳐 일정한 흐름을 유지함으로써 최소화하거나 제거할 수 있습니다. 내장 bellow는 외부 압력과 즉각적인 내부 압력 균등화를 보장하여 센서가 외부 압력/흐름 변화에 거의 민감하지 않게 만듭니다. Bellow 장력으로 인한 약간의 과압은 유체 유입을 방지하고 센서 외부로 양이온 흐름을 유지합니다. 이 기능은 순수한 물 응용 분야에서 특히 중요한 역할을 합니다.
순수한 물은 전도도가 매우 낮기 때문에 전도도가 낮은 도체이기 때문에 비전도성 물질을 통과할 때 pH 기준 센서에 영향을 미치는 정전기를 생성합니다. 이 정전기는 역류를 일으켜 pH 수치가 불규칙해집니다.
순수한 물은 25 ºC에서 전도도 값이 0.055 µS (18.2 Mohm)입니다. 이러한 액체 저항은 표면 정전기를 형성할 수 있습니다. 이는 용액에 "스트리밍 전위" (pH를 모방할 수 있는 전류)를 생성하여 큰 오류를 유발하거나 적어도 판독값에 과도한 노이즈를 유발할 수 있습니다. 낮은 임피던스, 잘 차폐되고 접지된 전극은 이러한 오류를 보통 ±0.05 pH 단위 미만의 최소값으로 낮출 수 있습니다. 일반적인 측정 셀의 전기 저항이 매우 높기 때문에 셀 전위를 측정하는 데 사용되는 전자 장치는 추가적인 간섭 요인 - 외부 전기 노이즈 픽업 및 핸드 커패시턴스 효과 - 에 매우 취약합니다. 스트리밍 또는 마찰 전위라고 하는 이러한 정전기는 유리 막대 (유리 전극)를 울 천 (물)으로 문지르는 것과 비슷합니다. 이 높은 저항은 또한 주변 전기 노이즈 소스에 대한 측정 루프의 민감도를 증가시킵니다.
Counter Measure:
액체 접지 전극과 이중 증폭기 pH 송신기를 결합한 pH 센서를 사용하는 것이 좋습니다. 이 구성은 측정 및 기준 전극 신호가 액체 접지 접촉에 대해 개별적으로 증폭되도록 보장합니다. 이 구성은 노이즈와 흐름에 대한 최고의 면역력을 제공하므로 신뢰할 수 있고 안정적인 pH 판독값을 제공합니다.
또 다른 문제는 매우 낮은 순수한 물의 완충 능력과 관련이 있습니다. 순수한 물이 공기에 노출되면 이산화탄소(CO2)의 흡수가 발생하여 pH 수치가 감소합니다. 온도와 압력에 따라 순수한 물의 pH는 최대 6.2까지 떨어질 수 있습니다. 대기 중 CO2가 샘플을 오염시킬 수 있으므로 시료를 실험실 계량기로 가져가는 것은 피해야 합니다. 또한 순수한 수온 보정도 고려해야 합니다.
고순도 물에서 pH를 진정으로 정확하게 표현하기 위해서는 두 가지 주요 온도 효과를 해결해야 합니다. 표준 자동 온도 보정기는 종종 "Nernstian 또는 전극 보정"이라고 불리는 이 중 하나에 대해서만 보정합니다
그 크기는 공정 유체의 특성에 무관한 유리 전극 작동을 설명하는 Nernst 방정식을 사용하여 직접 결정됩니다. 간단히 말해, Nernst 방정식은 유리 전극이 온도가 상승함에 따라 측정된 용액의 실제 pH는 동일하게 유지될 수 있음에도 불구하고 출력 전압이 증가한다고 명시했습니다. 이 효과는 pH 7 또는 그 근처에서 최소화되며 pH 7 이상 또는 이하에서 선형적으로 증가합니다.
두 번째 효과는 "평형 또는 해리 상수 보정"으로 알려져 있습니다. 이 효과는 일반적으로 크기가 훨씬 작지만 중요해질 수 있습니다.
모든 용액은 특정 방식으로 온도 변화에 반응합니다(해리 상수). 용액에 따라 이러한 반응은 pH 또는 전도도의 변화와 관련이 있을 수 있습니다. 순수한 물의 해리 상수는 0.172 pH/10 ºC입니다. 이 평균은 50 ºC에서 순수한 물의 pH는 6.61인 반면, 0 ºC에서는 7.47 pH의 값을 갖습니다. 관련된 온도 변화의 양과 측정의 중요한 특성에 따라 이 효과를 보상해야 하는지 여부가 결정됩니다. (그림 8)
고순도 pH와 관련된 많은 문제들은 pH 측정 루프의 이러한 중요한 측면들을 신중하게 고려함으로써 줄이거나 제거할 수 있습니다.
Introduction to the Bellomatic Sensor
Yokogawa는 수년간의 경험과 혁신적인 설계를 통해 이전에 논의된 문제에 대한 해결책을 개발했습니다. 기준 전극의 높은 확산 전위는 양압식 전극을 사용하여 극복할 수 있습니다. 이러한 전극 중 하나인 'Bellomatic'이 개발되었습니다(그림 9).
리필 가능한 대형 저장소를 활용하여 전극은 일정한 기준 전해질 유량을 제공합니다. 이는 고정된 기준 전극이 제공할 수 있는 것보다 더 길고 경제적인 수명을 제공합니다. 또한 전극은 공정 압력의 영향으로부터 독립적입니다. 따라서 소금 다리와 함께 사용되는 독립적인 공기압을 사용할 필요가 없습니다. 자가 조정 bellows가 생성하는 양압은 막힘과 오염을 방지하고 공정 압력 급증을 보상하며 공정 이동을 방지합니다.
Introduction to the All-in-One FU24 pH/ORP Sensor
별도의 유리 및 기준 전극에 대한 대안은 기준 부분을 가압할 수 있는 기능을 갖춘 조합 전극입니다. 이미 언급한 이점 외에도 두 측정 요소의 근접성은 전극 회로의 연속성을 보장하는 데 도움이 됩니다. 성공적인 특허 bellow 시스템을 올인원 바디에 통합한 FU24가 이상적인 솔루션입니다.
FU24는 원래 가혹한 화학 응용을 위해 개발되었습니다. 이는 큰 온도/압력 변화로 인해 센서 기준 챔버가 조기에 고갈되고, 이후 신호 드리프트가 발생하며, 최종적으로 기능이 상실되는 결과를 초래합니다.
내부 bellow, 대형 기준 챔버 및 장수명 기준 프로브로 설계된 이 센서의 예상 수명은 탈염수에서 20°C에서 약 20년으로 계산되었습니다.
추가 실험실 테스트(D&E 2010-015 및 D&E 2011-020)와 현장 테스트(D&E 2012-022)에 따르면 FU24는 순수한 물 응용 분야에서도 매우 우수한 성능을 보입니다. 결과는 하나의 문서 TNA1502에 포함되었지만, 결과 요약은 아래에 언급되어 있습니다.
자료실
The proliferation of microorganisms and the resultant formation of slime is a problem which commonly occurs in aqueous systems. Problematic slime producing microbes may include bacteria, fungi and/or algae. Slime deposits typically occur in many industrial aqueous systems including cooling water systems, pulp and paper mill systems, petroleum operations, clay and pigment slurries, recreational water systems, air washer systems, decorative fountains, food, beverage, and industrial process pasteurizers, sweetwater systems, gas scrubber systems, latex systems, industrial lubricants, cutting fluids, etc.
Industry:Refining, Food and beverage, Power, Oil and Gas, Pulp and Paper, Chemical
Downloads
General Specifications
- Model SM21 Industrial pH Electrodes (565 KB)
- Model SR20 Single reference electrode (pH) (2.3 MB)
- SM60 Industrial electrodes for temperature measurement (566 KB)
- SM23 Industrial electrodes for single pNa measurement (931 KB)
- Model SC29 Industrial Redox Electrodes (930 KB)
- Model SC21 Industrial pH Electrodes (761 KB)
Technical Information
Certificates
- SM21, SR20 and SM60 CE Declaration Statement
- EU_UK Declaration of Conformity SM21_SM23 2022-10-03 (126.3 KB)
- Manufacturing Statement SC21 (91.1 KB)
- Manufacturing Statement SC29 (85.3 KB)
- Manufacturing Statement SM21 (85.8 KB)
- Manufacturing Statement SM60-T1 (75.9 KB)
- Manufacturing Statement SR20 (81.6 KB)
- DEKRA 11ATEX0014X-Iss2-E FU20, FU24, SC24V and SC25V (307.8 KB)
- IECEx_DEK_11_0064X_Iss1 FU20, FU24, SC24V and SC25V (868.0 KB)
- FM20CA0062X FU20, FU24, SC25V, SC4A, SC42, SX42 (390.0 KB)
- FM20US0123X FU20, FU24, SC25V, SC4A, SC42, SX42 (410.1 KB)
동영상
The FU24 is an all-on-one pH and ORP sensor made with a chemical resistant PPS 40GF body for harsh pH applications. It is particularly useful in applications with fluctuating pressure and/or temperature. These processes shorten sensor life because the process fluids move in and out of the sensor under influence of frequent pressure and/or temperature fluctuations. This results in fast desalting and dilution of the reference electrolyte which in turn changes the reference voltage causing a drifting pH measurement.
기술 및 솔루션, 요꼬가와에 대한 자세한 정보를 찾고 계십니까?
견적 및 기술문의