การกำหนด pH

pH คือการแสดงตัวเลขของความเข้มข้นของไฮโดรเจนไอออนเทียบเท่ากรัมต่อลิตรในสารละลายใด ๆ แตกต่างกันไประหว่าง 0 ถึง 14 เป็นการวัดลอการิทึมของโมลของไฮโดรเจนไอออนต่อลิตรของสารละลาย สารละลายที่มีค่า pH ระหว่าง 0 ถึง 7 เป็นสารละลายที่เป็นกรดซึ่งมีไฮโดรเจนไอออนความเข้มข้นมากในขณะที่สารละลายที่มีค่า pH ระหว่าง 8 ถึง 14 เป็นสารละลายพื้นฐานที่มีความเข้มข้นของไฮโดรเจนเล็กน้อย สารละลายที่มีค่า pH เท่ากับ 7 เป็นสารละลายที่เป็นกลาง การวัดค่า pH เป็นการวัดความเป็นด่างหรือความเป็นกรดของสารละลาย

เหตุใดการวัดค่า pH จึงมีความสำคัญ

เพื่อตรวจสอบระดับ pH ของเลือดซึ่งต้องอยู่ระหว่าง 7.35 ถึง 7.45
เพื่อตรวจสอบระดับ pH ของดินเพื่อการเจริญเติบโตที่เหมาะสมของพืชตามข้อกำหนด
เพื่อตรวจสอบค่า pH ของฝนเพื่อให้เราสามารถตรวจจับมลพิษในอากาศได้หากน้ำฝนมีความเป็นกรดมากขึ้น
เพื่อตรวจสอบค่า pH ของผลิตภัณฑ์ที่ใช้ประจำวันอื่น ๆ เช่นนมแชมพู ฯลฯ

สามวิธีในการวัดค่า pH ของสารละลาย

ใช้แถบตัวบ่งชี้ซึ่งเมื่อวางในสารละลายจะเปลี่ยนสีตามนั้น จากนั้นแถบจะถูกนำออกมาและสีจะจับคู่กับสีบนแผนภูมิสีเพื่อกำหนดค่า pH ที่สอดคล้องกัน
ใช้ของเหลวบ่งชี้ค่า pH ที่เติมสารละลายที่ไม่รู้จักลงในของเหลวและสีที่เปลี่ยนไปของของเหลวจะจับคู่กับสีที่มีอยู่แล้วบนวงล้อสีเพื่อกำหนดค่า pH
การใช้เซ็นเซอร์วัดค่า pH ที่สามารถเสียบหัววัดเข้าไปในสารละลายและการอ่านค่า pH ทำได้

5 ข้อดีของการใช้เครื่องวัดค่า pH มากกว่าวิธีอื่น ๆ

พวกเขาให้การวัดที่แม่นยำยิ่งขึ้น
สามารถใช้งานได้ง่าย
การอ่านค่า pH ทำได้ง่ายกว่าเมื่อเปรียบเทียบ
พวกเขาให้การวัดที่แม่นยำยิ่งขึ้นเนื่องจากสามารถวัดได้ถึง 1/100^ธของหน่วย pH
สามารถใช้ซ้ำได้

หลักการของ pH Meter หรือ pH Sensor

โดยทั่วไปเครื่องวัดค่า pH ทำงานโดยอาศัยความจริงที่ว่าอินเทอร์เฟซของของเหลวสองชนิดก่อให้เกิดศักย์ไฟฟ้าที่สามารถวัดได้ กล่าวอีกนัยหนึ่งคือเมื่อของเหลวภายในตู้ที่ทำจากแก้วถูกวางไว้ในสารละลายอื่นที่ไม่ใช่ของเหลวนั้นจะมีศักย์ไฟฟ้าเคมีระหว่างของเหลวทั้งสอง

ส่วนประกอบเซ็นเซอร์ pH

โดยพื้นฐานแล้วอิเล็กโทรดประกอบด้วย 4 องค์ประกอบ:

อิเล็กโทรดวัด : เป็นหลอดที่ประกอบด้วยแก้วและประกอบด้วยหลอดแก้วบาง ๆ ที่เชื่อมด้วยสารละลายโพแทสเซียมคลอไรด์ที่ทราบค่า pH ที่ 7 นอกจากนี้ยังมีซิลเวอร์คลอไรด์ซึ่งติดอยู่กับองค์ประกอบเงิน สร้างแรงดันไฟฟ้าที่ใช้ในการวัด pH ของสารละลายที่ไม่รู้จัก

อิเล็กโทรดวัด

“หม้อแปลงฟลายแบ็คทำงานอย่างไร ”

อิเล็กโทรดอ้างอิง : เป็นหลอดแก้วที่ประกอบด้วยสารละลายโพแทสเซียมคลอไรด์ซึ่งสัมผัสใกล้ชิดกับบล็อกปรอทคลอไรด์ที่ส่วนท้ายของโพแทสเซียมคลอไรด์ ใช้เพื่อให้การเชื่อมต่อแรงดันไฟฟ้าเป็นศูนย์ที่เสถียรเพื่อให้วงจรทั้งหมดสมบูรณ์

อิเล็กโทรดอ้างอิง

Preamplifier : เป็นอุปกรณ์ปรับสภาพสัญญาณและแปลงสัญญาณอิเล็กโทรด pH อิมพีแดนซ์สูงให้เป็นสัญญาณอิมพีแดนซ์ต่ำ เพิ่มความแข็งแกร่งและความเสถียรของสัญญาณทำให้สัญญาณรบกวนทางไฟฟ้าน้อยลง

Preamplifier

เครื่องส่งหรือเครื่องวิเคราะห์ : ใช้เพื่อแสดงสัญญาณไฟฟ้าของเซ็นเซอร์และประกอบด้วยเซ็นเซอร์อุณหภูมิเพื่อชดเชยการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ

เครื่องส่งหรือเครื่องวิเคราะห์

การทำงานของเซ็นเซอร์ pH:

การทำงานของเซ็นเซอร์วัดค่า pH

อิเล็กโทรดถูกวางไว้ในบีกเกอร์ซึ่งเต็มไปด้วยสารละลายที่จะวัดค่า pH หลอดแก้วที่เชื่อมอยู่ที่ส่วนท้ายของอิเล็กโทรดการวัดประกอบด้วยไอออนลิเธียมที่เจืออยู่ซึ่งทำให้มันทำหน้าที่เป็นตัวกั้นการเลือกไอออนและปล่อยให้ไอออนของไฮโดรเจนจากสารละลายที่ไม่รู้จักเคลื่อนย้ายผ่านสิ่งกีดขวางและทำปฏิกิริยากับแก้วพัฒนา ศักย์ไฟฟ้าเคมีที่เกี่ยวข้องกับความเข้มข้นของไฮโดรเจนไอออน ศักยภาพของอิเล็กโทรดวัด จึงเปลี่ยนไปตามความเข้มข้นของไฮโดรเจนไอออน ในทางกลับกันศักย์ของอิเล็กโทรดอ้างอิงจะไม่เปลี่ยนแปลงตามความเข้มข้นของไฮโดรเจนไอออนและให้ศักย์ที่เสถียรเมื่อเทียบกับอิเล็กโทรดวัด ประกอบด้วยสารละลายที่เป็นกลางซึ่งได้รับอนุญาตให้แลกเปลี่ยนไอออนกับสารละลายที่ไม่รู้จักผ่านตัวคั่นที่มีรูพรุนจึงสร้างการเชื่อมต่อที่มีความต้านทานต่ำเพื่อให้วงจรทั้งหมดสมบูรณ์ ความต่างศักย์ระหว่างอิเล็กโทรดทั้งสองทำให้การวัดความเข้มข้นของไฮโดรเจนไอออนหรือ pH ของระบบโดยตรงและได้รับการปรับแต่งล่วงหน้าก่อนเพื่อเสริมความแข็งแกร่งจากนั้นจึงกำหนดให้กับโวลต์มิเตอร์

U = E_pH- คือ_{อ้างอิง}

“แผนภาพวงจรไฟวิ่งนำ ”

คือ_pH- ศักย์ไฟฟ้าของอิเล็กโทรดวัด

คือ_{อ้างอิง}- ศักย์ไฟฟ้าของอิเล็กโทรดอ้างอิง

ค่า pH คำนวณจากสมการ Nernst ซึ่งระบุว่าการเปลี่ยนแปลงของศักยภาพทั้งหมดสำหรับการเปลี่ยนแปลง pH ทุกครั้ง

U = -kTpH

k- ค่าคงที่ของ Boltzmann อุณหภูมิ T-

“ประเภทของอุปกรณ์ไบโอเมตริกซ์ ได้แก่ ”

ข้อควรระวังในการวัดค่า pH:

ศักย์ไฟฟ้าของอิเล็กโทรดวัดมีแนวโน้มที่จะแปรผันตามอุณหภูมิซึ่งอาจส่งผลต่อการวัดค่า pH ด้วยเหตุนี้จึงต้องมีเทคนิคการชดเชยอุณหภูมิ ทำได้ด้วยตนเองโดยทำการวัดอุณหภูมิแยกต่างหากและป้อนค่าในเครื่องวัด pH หรือโดยใช้การชดเชยอุณหภูมิอัตโนมัติซึ่งประกอบด้วย a เซ็นเซอร์อุณหภูมิ ป้อนเข้ากับเครื่องวัดค่า pH
เนื่องจากแก้วเป็นตัวนำไฟฟ้าที่ไม่ดีจริง ๆ แล้วอิเล็กโทรดการวัดจะให้ความต้านทานสูงเมื่อเทียบกับอิเล็กโทรดอ้างอิงทำให้เกิดแรงดันไฟฟ้าตกมากซึ่งส่งผลต่อการวัดเอาต์พุต วิธีแก้ปัญหานี้คือการใช้มิเตอร์ขยายที่มีความต้านทานสูงหรือโดยใช้การตั้งค่าการวัดแรงดันไฟฟ้าสมดุลแบบ null
ไม่ควรใช้กรดไฮโดรฟลูออริกในสารละลายใด ๆ เนื่องจากละลายแก้ว

เซนเซอร์วัดค่า pH สมัยใหม่ที่มีจำหน่ายในตลาด:

เพ -45P : สามารถวัดค่า pH แบบเต็มช่วงด้วยความไว 0.02pH และทำงานในช่วงอุณหภูมิ -5 ถึง + 95⁰C ประกอบด้วยตัวชดเชยอุณหภูมิ Pt1000 RTD

เพ -45P

WQ201 pH เซนเซอร์ : วัดโดย Global Water Instrumentation Inc และติดตั้งบนสายเคเบิลเกรดทะเล 25 ฟุตที่มีความยาวไม่เกิน 500 ฟุตพร้อมเอาต์พุต 4-20mA

WQ201 pH เซนเซอร์

การใช้งานที่เกี่ยวข้องกับเซ็นเซอร์วัดค่า pH

การควบคุม pH

การวัดค่า pH มีบทบาทสำคัญในงานอุตสาหกรรมหลายประเภทเช่นการควบคุมสารเคมีในเครื่องขัดพื้นอุตสาหกรรมการวัดค่าซัลเฟอร์ไดออกไซด์ในโรงกลั่นน้ำตาลและการเพิ่มประสิทธิภาพการแข็งตัวของน้ำในการทำให้กระจ่างใส เป็นจุดควบคุมสำหรับการทำให้กรดและเบสเป็นกลาง

ระบบควบคุม pH ใช้ในการวัดค่า pH ของสารละลายและยังควบคุมการเติมสารทำให้เป็นกลางเพื่อรักษาสารละลายที่ pH ที่กำหนดไว้เป็นกลาง ประกอบด้วยเครื่องวิเคราะห์ pH และเซ็นเซอร์ pH สองตัวหรือมากกว่า

การควบคุม pH

ตอนนี้เรามีความรู้พื้นฐานเกี่ยวกับเซ็นเซอร์วัดค่า pH และการประยุกต์ใช้ในการควบคุมค่า pH แล้วโปรดแจ้งให้เราทราบเกี่ยวกับการใช้งานอื่น ๆ ของเซ็นเซอร์นี้ หากคุณมีข้อสงสัยเพิ่มเติมเกี่ยวกับหัวข้อนี้หรือเกี่ยวกับไฟฟ้าและ โครงการอิเล็กทรอนิกส์ แสดงความคิดเห็นด้านล่าง

เครดิตรูปภาพ -