Der pH-Wert ist einer der am häufigsten gemessenen Parameter in der Flüssigkeitsanalyse. Um ihn zu bestimmen, werden üblicherweise pH-Elektroden verwendet. Sie ermöglichen die kontinuierliche Messung des Säuregrads und der Alkalität während des gesamten Prozesses. Schauen Sie sich unsere FAQ an - sie geben Ihnen Antworten auf die häufigsten Fragen zu pH-Elektroden und helfen Ihnen, das richtige Gerät für Ihre Anwendung zu finden.
Die pH-Sonde dient zur Messung des pH-Wertes mit Hilfe einer Glasmembran, die für H+-Ionen empfindlich ist. Das Gerät misst deren Aktivität in einer Lösung, woraus sich deren Alkalität oder Säuregehalt bestimmen lässt.
Die pH-Elektrode besteht aus zwei elektrochemischen Halbzellen: einer Indikatorzelle und einer Vergleichszelle. Diese sind durch ein empfindliches Voltmeter verbunden, das die elektromotorischen Kraftwerte, das sogenannte SEM der Lösungen, in ein Ergebnis der pH-Skala umwandelt. Eine Glasmembran, die eine negative Ladung hat, bildet das Messsystem.
This is the image-description
Eine pH-Elektrode misst die Potenzialdifferenz zwischen einer Referenzelektrode und einer pH-Glaselektrode. Dieser Unterschied hängt von der Konzentration der H+-Ionen in der Lösung ab, d.h. vom Säuregrad/PH-Wert der Lösung.
Die Steilheit der pH-Elektrodenkennlinie zeigt,wie sich das Potenzial einer bestimmten pH-Sonde unter dem Einfluss einer zehnfachen Änderung der Konzentration des Ions, für das die Elektrode empfindlich ist, ändert. Im Falle einer Glaselektrode ist dies die Änderung ihres Potenzials pro Einheit pH [mV/pH].
PH- und Leitfähigkeitssonden benötigen für den ordnungsgemäßen Betrieb in der Regel Messwandler, da sie die erzeugten elektrischen Signale nicht selbst in lesbare und genaue Messdaten umwandeln können. Messwandler spielen eine Schlüsselrolle als Verstärker und Wandler dieser schwachen Signale. Darüber hinaus verfügen Messumformer häufig über Kalibrier- und Kompensationsfunktionen, die für die Gewährleistung der Messgenauigkeit wichtig sind, insbesondere wenn es um den Einfluss der Temperatur auf pH-Messungen geht. Messumformer ermöglichen auch den einfachen Anschluss von Sonden an größere Kontroll- und Überwachungssysteme, indem sie kalibrierte Signale an Steuerungen oder Datenlogger senden. Darüber hinaus schützen Messumformer die Sonden vor möglichen elektrischen Schäden, z. B. Überspannungen. Ohne Messumformer sind pH- und Leitfähigkeitssonden daher nicht in der Lage, die erforderliche Genauigkeit und Stabilität der Messungen zu gewährleisten, die in vielen Industrie- und Laboranwendungen von entscheidender Bedeutung sind.
Die pH-Messung wird mit verschiedenen Arten von Elektroden durchgeführt:
Glaselektroden (Messelektroden) mit einer pH-empfindlichen Glasmembran und einer Bezugselektrode mit einem möglichst pH- und temperaturunabhängigen Potential
Heutzutage werden für die pH-Messung meist kombinierte pH-Elektroden, so genannte Einstabmessketten, verwendet. Diese sind für die Messpraxis wesentlich praktischer.
Epoxid-Elektroden eignen sich aufgrund ihrer mechanischen Widerstandsfähigkeit für anspruchsvolle Anwendungen, z.B. im Labor, haben aber den Nachteil der geringeren thermischen Beständigkeit im Vergleich zu Glaselektroden. Sie können nun auch zur Bestimmung des pH-Werts von Lösungen verwendet werden, die organische Lösungsmittel und ätzende Stoffe enthalten. Glaselektroden hingegen können höheren Betriebstemperaturen und stark ätzenden Lösungsmitteln standhalten.
Doppelübergangselektroden haben eine zusätzliche Salzbrücke, um Reaktionen zwischen der Lösung, mit der die Elektrode gefüllt ist, und der Probe zu verhindern. Diese Reaktionen könnten den Elektrodenübergang beschädigen. Doppelübergangselektroden werden für die Untersuchung von Proben verwendet, die Proteine, Schwermetalle oder Sulfide enthalten.
Kombinierte pH-Elektrode
Die Referenzelektrode - aus Glas, das unempfindlich gegenüber H+-Ionen und offen gegenüber der Probenumgebung ist - ist unerlässlich, um ein definiertes und stabiles Referenzpotential zu gewährleisten. Dies ist wichtig, da das Potenzial der pH-Elektrode dagegen gemessen wird. Beide Elektroden müssen in dieselbe Lösung getaucht werden.
Klicken Sie und erfahren Sie, wie man eine pH-Messung richtig durchführt:
Die pH-Sonde sollte regelmäßig gereinigt werden, damit sich kein Material auf der Oberfläche des Glaskolbens ablagert. Andernfalls kalibriert sich die Elektrode, so dass die Messwerte ungenau werden.
In den meisten Fällen reicht warmes Wasser mit Geschirrspülmittel aus, um Fett und Öl zu entfernen. Kalk- oder Eisenoxidablagerungen können mit Essig, Zitronensäure oder verdünnter Salzsäure entfernt werden. Reinigen Sie die Membrane niemals mechanisch. Auch Abwischen oder Trocknen kann zu Fehlern in der Messfunktion führen. Spülen Sie die Elektrode nach der Reinigung mit entionisiertem (destilliertem) Wasser ab.
Minimal sollte die Elektrode einmal im Monat gereinigt werden. Darüber hinaus ist diese Tätigkeit auch vor jeder Kalibrierung erforderlich.
Lagerung einer pH-Elektrode in wenigen Schritten:
Verschließen Sie die Elektrolyt-Nachfüllöffnung, falls vorhanden.
Füllen Sie die Schutzkappe mit Elektrolytlösung.
Die gereinigte Elektrode in die Schutzkappe einführen.
Bei längerer Lagerung ist regelmäßig zu prüfen, ob sich ausreichend Elektrolyt in der Schutzkappe befindet.
Lagern Sie die Elektrode so, dass keine Feuchtigkeit in den Stecker eindringen kann.
Lagern Sie pH-Elektroden niemals in deionisiertem Wasser, da dies den ionenreichen Bezugselektrolyten verarmt. In manchen Fällen ist es möglich, statt der Lösung PH-Puffer 4 oder 7 zu verwenden.
Wenn die Elektrode länger als ein halbes Jahr gelagert wird, müsste die KCl-Lösung, in die sie getaucht ist, nach dieser Zeit ausgetauscht werden.
Nach dem Start der Messung muss der Messumformer an die Elektrode angepasst werden. Hierfür stehen drei Methoden zur Verfügung: Einpunkt-, Zweipunkt- und Dreipunktkalibrierung.
Die Ein-Punkt-Kalibrierung ist die optimale Methode für Anwendungen, bei denen Vergleichsmessungen nur mit einem Handmessgerät durchgeführt werden können. Bei dieser Methode wird der pH-Wert mit einem kalibrierten Handmessgerät möglichst nahe an der Messstelle des Messumformers gemessen. Der vom Messumformer angezeigte Wert wird dann durch Einstellen des Systemnullpunkts auf den des Handmessgeräts eingestellt.
Die Zweipunktkalibrierung ist die am häufigsten verwendete Methode der pH-Messung. Zur Kalibrierung werden zwei Pufferlösungen verwendet, z.B. pH = 7 und pH = 4. Obwohl pH-Messumformer eine beliebige Reihenfolge der Pufferlösungen zulassen, ist es sinnvoll, mit einer neutralen Lösung von pH = 7 zu beginnen.
Drei-Punkt-Kalibrierung - wir empfehlen dies, wenn die Kalibrierung einen besonders großen Bereich abdecken soll, z.B. pH = 4 bis pH = 9.
Spülen Sie die Elektrode in der Spüllösung in einer kräftigen Bewegung.
Schütteln Sie die Elektrode, um eventuelle Lösungsreste zu entfernen.
Tauchen Sie in die Standardlösung.
Tauchen Sie in die Standardlösung.
Warte auf die Stabilisierung des Messwertes.
Messwert ablesen und den bekannten pH-Wert der Standardlösung aufzeichnen.
Wiederhole für eine beliebige Anzahl von Punkten.
Sehen Sie sich die Anleitung in Videoform an:
Das pH-Meter sollte sogar täglich kalibriert werden, immer vor einer Messreihe. Auch die Kalibrierung der pH-Elektrode sollte nach jeder Wartung (z.B. Reinigung oder Elektrodenwechsel), spätestens nach ca. 3 bis 4 Wochen Betrieb, durchgeführt werden.
Wenn die Kalibrierung nicht durchgeführt wird,können wir weder sicher sein, dass die Ergebnisse genau und wiederholbar sind, noch dass die Elektrode im Laufe der Zeit nicht beschädigt wurde. Es ist wichtig zu bedenken, dass sich die Elektrodenparameter im Laufe der Zeit ändern.
JUMO-Pufferlösungen
Wie wählt man eine pH-Elektrode für eine bestimmte Anwendung richtig aus? Diese Frage ist sehr wichtig, da die Wahl der Elektrode deren Lebensdauer beeinflusst. Um den richtigen Sensor auszuwählen, ist es notwendig:
Prüfen Sie die Parameter des Mediums und der Anlage, in der die Elektrode arbeiten soll, wie u.a. Art des Messmediums, Temperatur und Druck, chemische Zusammensetzung oder pH-Bereich.
Wählen Sie ein geeignetes Diaphragma. Das Potential der Referenzelektrode ist umso stabiler, je durchlässiger das Diaphragma ist.
Entscheiden Sie, ob die Elektrode einen integrierten Temperatursensor enthalten soll, wie zum Beispiel JUMO tecLine pH.
Wählen Sie unter Berücksichtigung der Art der Anwendung den Typ des Membranglases, aus dem der Messteil der Elektrode gefertigt ist.
Die ISFET pH-Einstabmesskette kann aufgrund ihrer robusten Bauweise und Resistenz gegen mechanische Beschädigungen, schneller Ansprechzeit und hoher Genauigkeit der pH-Messung auch bei niedrigen Temperaturen erfolgreich eingesetzt werden, z.B. in:
Lebensmittel- und Getränkefabriken
Molkereien, Käsefabriken
alle hygienischen Produktionsprozesse
Produktionsprozesse mit 3-A
Der Sensor erfüllt die hygienischen Anforderungen nach 3-A.
ISFET pH-Einstabmesskette u.a. für die Lebensmittel- und Getränkeindustrie
pH-Elektroden sind verschleißanfällig und müssen regelmäßig ausgetauscht werden. Der Abnutzungsgrad der Elektrode lässt sich am Aussehen der Salzringe erkennen, da diese ausgewaschen werden und mit der Zeit verschwinden. Die Lebensdauer einer pH-Elektrode ist aufgrund der allmählichen Alterung des Sensors begrenzt und reicht für etwa 360 Ablesungen (oder ein Jahr mit einer Ablesung pro Tag). Es ist praktisch unmöglich, die genaue Lebensdauer zu bestimmen, da sie von vielen Faktoren beeinflusst wird.
Ein paar der wichtigsten Regeln, die man beachten sollte, um eine möglichst lange Lebensdauer der Elektroden zu erreichen:
Richtige Position, aufrecht zwischen 0 und 35°. Der elektrische Anschluss sollte 10° höher liegen als das Messdiaphragma.
Reguläre Kalibrierung
Lagerung in Behältern mit flüssigem KCl, um die pH-Elektrode nicht auszutrocknen.
Reguläre Reinigung, besonders wenn die Sonden in verunreinigten Medien arbeiten.
Die Kombisonden der JUMO ecoLine / JUMO BlackLine pH können zur Messung des pH-Wertes von Wasser in Aquarien, einschließlich Meerwasseraquarien, verwendet werden. Die Betriebstemperatur dieser Elektroden reicht von 0 bis 60°. Darüber hinaus bieten diese Geräte ein hervorragendes Preis-Leistungs-Verhältnis.
Kombinierte pH-Sonde JUMO ecoLine / JUMO BlackLine pH
JUMO tecLINE HD sind pH-Sensoren, die für die anspruchsvollsten Anwendungen, für Prozess- und Industrieanwendungen entwickelt wurden. Sie enthalten auch einen eingebauten Temperatursensor pt1000.
Typische Einsatzgebiete:
Chemische Industrie
Prozesswasser
Industrielle Abwassertechnik: Prozessabwasser, Abwasser mit stark verunreinigten Medien: Anwesenheit von Öl oder Elektrodengiften
Galvanik: Prozessabwasser, Medien mit Elektrodengiften (Metallionen, Komplexbildner)
Kraftwerke und Müllverbrennungsanlagen: Rauchgasreinigung
Zuckerindustrie: konstant hohe Temperatur, Anwesenheit von Elektrodengiften (z.B.. Sulfide).
Digitale pH-Elektroden für anspruchsvolle Anwendungen JUMO tecLine HD
Unsere pH-Elektroden, die beispielsweise in Rohrleitungen eingesetzt werden können, haben je nach Modell unterschiedliche zulässige Temperatur- und Druckbereiche. So können Modelle wie JUMO tecLine HD bei Temperaturen von 0 bis 135 °C arbeiten und halten Prozessdrücken von bis zu 13 bar stand. Andere Modelle, wie JUMO ecoLine/JUMO BlackLine pH, sind für Temperaturen von 0 bis 60 °C und Drücke von 0 bis 6 bar geeignet. Weitere Informationen zu den einzelnen Modellen finden Sie auf unserer Website.
