A kombinált pH elektróda részei
A kombinált pH elektródában egy testbe van beépítve a két mérést kiszolgáló elektróda - pH érzékeny üveg elektróda és a fix potenciált adó referencia elektróda. A pH mérő méri a két elektróda között kialakuló potenciálkülönbséget ( mV) és átváltoztatja számunkra pH egységgé.
A pH változásával az oldatban, az üveg elektród változtatna a potenciálját, viszont a referencia elektróda potenciálja nem változik a pH változásával, ezért ez a két elektróda együtt már egy olyan jelet generál a mérőműszernek, amelyik arányos az oldat pH értékével.
Az üveg pH elektróda tulajdonságai
Az üveg pH membrán rész nagyon törékeny, mivel csak kb. 100 mikron vastagságú és még oldat is van a belsejében, ezért nagyon óvatosan kell vele bánni. Kifejlesztették a műanyag testű kombinált pH elektródát, amelynek a külső része erős epoxi gyantából készül, amelyik a gyakorlati használatban megvédi az üveg részt (nem minden ütéstől ).
A pH membránokat gömb alakú, kúpos, lapos vagy félgömb alakúra szokták készíteni. Mindegyik fajtának vannak előnyei és hátrányai, de a feladatoktól függően kell ki választani őket.
A gömb formájú pH elektróda kitűnően megfelel a laboratóriumi mérések követelményeinek és általában vizes oldatokban szokták alkalmazni.
A kúpos formájú pH elektródákat magas viszkozitású közegekben (tejföl, joghurt, majonéz, lekvár, méz stb.) szokták használni.
Van erős ütéseket is kibíró kúpos pH elektródák, amelyek kibírják azt a nyomást is, ami kialakul, ha beszúrjuk az elektródát egy almába, húsba, sajtba, talajba. Ez megkönnyíti az ilyen közegekben a pH mérést. Ilyen erős pH elektródákkal egyenesen megmérhető a pH érték akár húsban, gyümölcsökben, sajtban, talajban.
A lapos felületű elektródákat ipari méréseknél szokás használni, mivel nem szennyeződnek olyan könnyen, mint a gömb alakúak és könnyebb a felületüket tisztítani. A lapos formájú pH elektródákat egyre gyakrabban használják a kozmetológusok a bőr pH értékének a mérésére. A lapos pH elektróda alkalmazható nyomdákban, könyvtárakban a papír pH értékének a meghatározására.
A félgömb formájút pH elektródákat kis átmérőjű, speciális pH érzékelők készítésekor szokás használni ( gasztroenterológiai lenyelhető elektróda, gyomorsav pH mérésére, hüvely pH mérő elektróda, vékony kémcsövekben történő tudományos mérésekre kifejlesztett elektródák stb.).
A pH üveg membrán rész készülhet különböző üveg fajtákból, amelyeknek a kémiai összetétele különböző, és ennek köszönhetően változó tulajdonságokkal rendelkezhetnek. Egyes pH membránok, jól működnek alacsony hőmérsékleten, mások épp ellenkezőleg, magas hőfokokon. A pH-mérési határok is változóak. Jellemző tulajdonsága az üveg membránnak a savas és lúgos pH hiba. Vagyis az erős savakban (pH<1) vagy erős lúgokban (pH>13) a mért pH érték, jelentősen különbözik az igazi értéktől. Ezt próbálják kizárni, megfelelő üveg összetétel kiválasztásával, de inkább csak az egyik hibát tudják eliminálni. Így vannak üveg membránok, amelyek jól működnek savas oldatokban és vannak membránok, amelyek precízek lúgosakban.
A referencia elektróda tulajdonságai
A referencia elektróda igaziból a gyenge pontja minden kombinált pH elektródának. A referencia elektróda potenciáljához viszonyítva méri a műszer az üveg pH érzékeny membrán potenciálértékét és ebből a különbözetből számítja ki a mért közeg pH értékét. A referencia elektródának egy stabil, minden külső hatástól független potenciál értéket kell produkálni, mindamellett, hogy a referencia elektróda rész belső oldatának kapcsolatban kell lenni a mérendő külső oldattal. Ezt a feladatot egy só-híd kapcsolaton keresztül realizálják az elektródában.
A só-híd legegyszerűbb megoldása, egy kis lyuk, amelyiken keresztül a referencia elektródából a belső oldat, lassan de folyamatosan folyik kifelé a mérendő oldatba. A lyuk szerepét különböző, a kifolyást lassító pórusos anyagot is használnak. Ha két só-hidat használnak (úgynevezett kettős átmenetű elektródák), az növeli a referencia elektróda potenciáljának stabilitását.
Nagyon sok formájú, kivitelezésű só-híd konstrukció létezik és emiatt is van még több pH-elektróda típus forgalomban. A referencia elektródában használatos belső oldat összetétele is változó (van csak telített KCl oldat, de van sűrített közeg, vegyi szempontból organikus anyagokból összeállított oldat stb.). A gyártók mindezeket a paramétereket feltüntetik az elektródák leírásában.
ADWA kombinált pH elektródák összehasonlítása
Az ADWA cég által gyártott kombinált pH elektródák a gazdaságos kivitel mellett nagy pH mérési pontosságot biztosítanak. Az ADWA pH elektródák a gyártó által optimizált konstrukcióban kerülnek forgalomba, ezért a pH mérési feladatok 90 %-ra megfelelőek.
Nézzük meg közelebbről az ADWA kombinált pH elektródák felépítését.
Kezdjük az AD-1131B típusú kombinált pH elektródával.
Ez a pH elektróda üveg testű. Ennek is van előnye: az üveg test jobban tisztítható, ha kell alkohollal fertőtleníthető mérések előtt.
Az AD-1131B után tölthető konstrukciójú. Ez azért hasznos, mert a mérési folyamat alatt, a belső részből mindig lassan kifele folyik a referencia elektróda töltő oldata, és ez meggátolja az elszennyeződését és stabil mérést biztosít. Viszont néha egy fecskendővel után kell tölteni a belső oldatot.
Az AD-1131B típusú pH elektródát alkalmazhatjuk klasszikus vizes oldatokban, de akár tejben, festékes oldatokban vagy magas hőfokú oldatokban is kitűnően funkcionál.
Az AD-1230B kombinált pH elektróda műanyag testű konstrukciójú, de ezért már csak 60 oC-ig használható.
Ebben az elektródában már sűrített belső oldat van, ezért nem is kell után tölteni. Itt a magas viszkózusú belső oldat biztosítja a referencia elektróda fix potenciálját. Ez az elektróda gyors mérést biztosít - 15-20 másodpercen belül már általában a stabil értéket mutatja, pedig 1 perc a beállási ideje.
AD-11P csere elektróda az AD12 és AD-11 kézi pH mérőkhöz.Ez egy kisméretű kombinált elektróda , tipikus 3 az 1-ben konstrukció, vagyis ebbe a pH elektróda fejbe be van "gyömöszölve" egy pH elektróda, egy referencia elektróda és egy hőmérséklet érzékelő.
A méret kihatással van az elektróda élettartamára is. Mivel kis mennyiségű belső oldat van benne, hamarább elfogy és így hamarább kell cserélni, mint a normál méretű kombinált pH elektródákat.