Вимірювання рН розчинів

Іоноселективний електрод – це електрохімічний перетворювач, призначений для потенціометричного визначення активності певних іонів, здебільшого у водних розчинах, а в окремих випадках і у неводних середовищах (в останньому випадку є необхідність введення так званого індеферентного електроліта).

Типова електродна система іонометра складається з вимірювального ІСЕ та електрода порівняння (рис. 5).

 

Вимірювальний іоноселективний електрод – це гальванічний перетворювач (напівелемент), що складається з іоноселективної мембрани 1, внутрішнього контактного розчину 2 (або твердого контакту – повністю твердофазна конструкція) та внутрішнього вимірювального електрода 3. Другий напівелемент утворений зовнішнім електродом порівняння 4, що занурений в стандартний електроліт (сольовий місток) 5, який контактує з досліджуваним розчином через діафрагму 6.

ІСЕ можна класифікувати згідно з природою електродноактивного матеріалу мембрани на такі типи:

• електроди з твердою мембраною, для виготовлення яких використовуються кристалічні матеріали;
• скляні мембранні електроди, виготовлені з літієвого, алюмосилікатного або багатокомпонентного скла;
• електроди на основі рідких іоннообмінників, мембрана яких складається з не змішуваної з водою органічної фази; вона містить рухомі іоні або іонні сполуки (основи, солі, гідрофобні кислоти) ;
• електроди з рідкими мембранами на основі нейтральних носіїв; мембрана є електронейтральним розчином специфічних комплексоутворюючих реагентів (іонофорів), які утворюються в інертній полімерній матриці;
• іоноселективні польові транзистори, які є гібридними пристроями, що містять іоноселективний електрод і польовий транзистор на основі системи метал-оксид металу (МОПТ).

Значний успіх використання транзисторного ІСЕ дає поштовх у напрямку розвитку дешевої технології і ставить нові й цікаві запитання перед теорією ІСЕ, яка ще далеко не закінчила свій розвиток.

Часткові потенціали електродної системи з іоноселективним мембранним вимірювальним електродом можна подати так:

Очевидно, що ЕРС електродної системи

Е = (Е1 + Е2 + Е3) + Еj + ЕМ

Існування так званого потенціалу рідинного стану Еj приводить до певного зміщення електродної функції іоноселективної мембрани. У практиці іонометрії вибирають таку комбінацію електродів, для якої Еj = 0. Тоді

E = (Е1+ Е2 + Е3) + ЕM = Е0 + ЕM.

Типові криві потенціал – концентрація для іоноселективних вимірювальних кіл наведені на рис. 6.

 

Очевидно, що нижня границя вимірюваних концентрацій обмежена лінійною ділянкою електродної функції. В принципі іонометри повністю аналогічні рН-метрам з високою роздільною здатністю. Прилади для вимірюваньрН чито з аналоговою чи цифровою індикацією з ціною поділки 1 мВ/под з однаковим успіхом можуть бути використані і як врН-метрах і як іонометрах при наявності градуювальних діаграм, які складаються, використовуючи розчини з відомою концентрацією відповідних іонів. [1]

Перетворювачі промислові П-210 (П-210І)

 

 

Перетворювач промисловий типу П-210 Державної системи промислових приладів і засобів автоматизації призначений для перетворення е. р. с. чутливих елементів первинних перетворювачів, що застосовуються для потенціометричних вимірювань, в електричний безперервний вихідний сигнал постійного струму і напруги по ГОСТ 9895-78.

Перетворювачі з чутливими елементами первинних перетворювачів використовуються для безперервних потенціометричних вимірювань в системах безперервного контролю та автоматичного регулювання технологічних процесів різних галузей народного господарства. Візуальний відлік вимірюваної величини виробляється в цифровій формі в одиницях рХ (рН), мВ (Еh). Перетворювач розрахований для роботи з будь-якими серійно випускаючими чутливими елементами, рХ, рН та Еh (наприклад, ДПг-4М, ДМ-5М і ін.) Схема вимірювань і реєстрації рХ (рН) і Еh наведена на рис. 7.

За експлуатаційної закінченості перетворювач відноситься до виробів третього порядку за ГОСТ 12997-84.

Перетворювач випускається в звичайному і вибухозахищеному виконанні з видом вибухозахисту «Іскробезпечний електричний ланцюг».

При випуску з виробництва перетворювач налаштовуєть для роботи на діапазоні від 6 до 8, 5 рН (нормуюче значення 2, 5 рН при вимірюванні одновалентних катіонів) з координатами ізопотенціальної точки:

рНі = 7 і Еі = – 50 мВ.

Перебудова перетворювачів на інші діапазони вимірювань, нормуючі значення (крім 1 рХ для одновалентних іонів, 2, 5 рХ для двовалентних іонів і 100 мВ для Еh), координати ізопотенціальних точок і види іонів проводиться споживачем згідно з вказівками цього паспорта.

Поставка перетворювачів для роботи з нормуючим значенням 1 рХ (одновалентні іони), 2, 5 рХ (двовалентні іони) і 100 мВ повинна бути узгоджена з підприємством-виробником. За окремим замовленням спільно з перетворювачем може бути доставлений за окрему плату ручний термокомпенсатор ТКР-3, призначений для корекції показів в залежності від температури контрольованого розчину.

Перетворювач має виходи по напрузі і струму для підключення самописних потенціометрів з межами вимірювань 50; 100 мВ, наприклад, КСП-4, РП-160 та інші, а також вторинних записуючих і регулюючих струмових приладів. Межі зміни вихідних сигналів постійного струму і сигналів, напруги постійного струму: нижня межа для вихідного сигналу 5 мА – 0 мА;

для вихідного сигналу 20 мА – 4 мА;

для вихідного сигналу 50; 100 мВ – 0 мВ;

для вихідного сигналу 10 В – 0 В;

верхні межі:

1) по постійному струму 5 мА для навантажень з