Sensors for pH Measurement in the Laboratory and in Industrial Processes

Sensori di pH

Sensori di pH da laboratorio e processo

Un sensore di pH determina l'alcalinità o l'acidità di una soluzione. METTLER TOLEDO offre un'ampia gamma di sensori di pH per diversi settori industriali, come quello farmaceutico, chimico, alimentare e delle bevande, energetico e dei semiconduttori, nonché per il trattamento delle acque. Sia che tu abbia bisogno di un sensore di pH per il laboratorio o per l'uso in linea abbiamo il sensore che soddisfa tutti i requisiti applicativi.

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FAQs

Che cos'è un sensore di pH?

Un sensore di pH, chiamato anche sonda o elettrodo, è uno strumento importante che permette di determinare l'alcalinità o l'acidità di una soluzione. La membrana di vetro all'estremità è sensibile agli ioni H+. Inoltre, molti dei nostri sensori di pH offrono anche una misura redox.

Come funziona un sensore di pH?

La parte esterna della membrana di vetro forma uno strato di gel quando incontra una soluzione acquosa. Uno strato di gel simile si forma anche sul lato interno della membrana di vetro, poiché il sensore è riempito con una soluzione elettrolitica acquosa. Gli ioni H+ all'interno e intorno allo strato di gel possono diffondere all'interno o all'esterno di questo strato, a seconda del valore del pH. Si misura quindi la concentrazione di ioni H+ della soluzione. Se la soluzione è alcalina, gli ioni H+ si diffondono fuori dallo strato e si stabilisce una carica negativa sul lato esterno della membrana. Poiché l'elettrodo di vetro ha un tampone interno con un valore di pH costante, il potenziale sulla superficie interna della membrana rimane costante durante la misurazione. Il potenziale del sensore di pH è pertanto la differenza tra la carica interna e quella esterna della membrana.

Perché è necessario un sensore di riferimento quando si misura il pH con un sensore di pH?

Lo scopo del sensore di riferimento è quello di fornire un potenziale di riferimento stabile definito rispetto al quale verrà misurato il potenziale del sensore di pH. Per poterlo fare, il sensore di riferimento deve essere costituito da un vetro non sensibile agli ioni H+ presenti nella soluzione. Inoltre, deve essere aperto all'ambiente del campione in cui viene immerso. A tal fine, nel corpo del sensore di riferimento viene praticata un'apertura o una giunzione attraverso la quale la soluzione interna o l'elettrolita di riferimento possono defluire nel campione. Il sensore di riferimento e il sensore di pH (semicella) devono trovarsi nella stessa soluzione per ottenere misure corrette.

Quale sensore di riferimento viene utilizzato per la misura del pH?

Esistono diversi sistemi di riferimento. Questi includono i sistemi argento/cloruro d'argento, iodio/ioduro e mercurio/calomelano, oltre ad alcuni adattamenti. Tuttavia, il sistema argento/cloruro d'argento è quasi sempre utilizzato nelle moderne misure di pH. Il potenziale di questo sistema di riferimento è definito dall'elettrolita di riferimento e dall'elemento di riferimento argento/cloruro d'argento. È importante che l'elettrolita di riferimento abbia un'elevata concentrazione di ioni, che si traduce in una bassa resistenza elettrica.

Cosa sono i sensori di pH combinati?

Nei sensori combinati, il sensore di pH (sensore in vetro) e il sensore di riferimento sono costruiti sotto forma di due tubi/camere concentrici. L'elettrodo di pH avvolge l'elettrodo di riferimento e sono interconnessi tra loro tramite una giunzione in ceramica. Questi due elettrodi, sebbene combinati, funzionano separatamente. L'unica differenza è la facilità di gestione di un solo sensore, invece di due.

Si può anche alloggiare un sensore di temperatura nello stesso corpo degli elementi di pH e di riferimento. In questo modo è possibile effettuare misure compensate dalla temperatura. Tali elettrodi sono chiamati elettrodi 3-in-1.

Qual è il modo corretto di conservare i sensori di pH?

Tutti i manuali d'uso forniscono le informazioni necessarie per la conservazione del sensore di pH a breve e lungo termine.

  • Sempre: In un elettrolita di riferimento per la conservazione a breve e a lungo termine. Ciò consente di utilizzare immediatamente il sensore di pH quando necessario e garantisce un breve tempo di risposta.
  • Qualche volta: In un tampone a pH 4 e 7 tra una misurazione e l'altra per mantenere la membrana idratata.
  • Mai: Utilizzare acqua deionizzata per non impoverire l'elettrolita di riferimento ricco di ioni. Inoltre, non conservare l'elettrodo a secco per non danneggiare la membrana e allungare i tempi di risposta del sensore di pH. Se conservati a secco per lunghi periodi, molti sensori di pH devono essere riattivati con un'immersione di alcune ore prima dell'installazione per ottenere risultati di misura ottimali. Se queste misure non sono sufficienti, il sensore può essere reso funzionale trattandolo con una speciale soluzione di riattivazione seguita da un successivo condizionamento nell'elettrolita di riferimento.  

Qual è la durata normale di un sensore di pH?

Se si utilizza e si conserva un sensore di pH come consigliato, la durata prevista è di 1-3 anni. Tuttavia, diversi fattori possono ridurre la durata di un sensore di pH. Uno di questi è l'utilizzo per la misurazione di campioni caldi o molto alcalini. Altri fattori possono essere i danni meccanici derivanti da una conservazione non corretta. Inoltre, se la soluzione di conservazione si asciuga o perde a causa di stoccaggio ad alte temperature, congelamento o altre cause, la durata della sonda può ridursi significativamente.

Come si fa a capire quando un sensore di pH deve essere sostituito?

La pendenza e l'offset di calibrazione sono buoni indicatori della qualità di un sensore di pH. Quando questi valori superano determinati limiti, l'elettrodo di pH può essere considerato esaurito. I limiti inferiore e superiore per la pendenza sono 85% e 105% e per l'offset -35 mV e 35 mV. Inoltre, si noti che un segnale instabile o un tempo di risposta molto lungo nella soluzione di calibrazione del pH indicano un deterioramento avanzato del sensore di pH. Questi fenomeni sono spesso associati a pendenze e offset irregolari.

Alcuni dei nostri sensori digitali in linea offrono anche una diagnostica predittiva che indica quando un sensore deve essere sostituito.