pH و ORP پارامترهای مهم کیفیت آب هستند و طیف گسترده ای از کاربردهای فرآیند به توانایی اندازه گیری و کنترل هر یک بستگی دارد. به عبارت ساده تر، هر دو pH و ORP نشان دهنده انواع فعالیت یونی در مایعات هستند.
pH فعالیت یون هیدروژن را اندازه گیری می کند در حالی که ORP نشان دهنده انتقال پتانسیل الکترون ها بین مواد شیمیایی یا ترکیبات شیمیایی است. اگرچه موارد بسیار متفاوتی را اندازه گیری می کنند، هر دو pH و ORP رابطه نزدیکی با هم دارند و اغلب در هنگام بحث در مورد کیفیت آب با هم گنجانده می شوند.
درک PH
pH مخفف “پتانسیل هیدروژن” و معیاری برای غلظت یون هیدروژن است. غلظت بالای یون هیدروژن منجر به اسیدیته می شود در حالی که غلظت کم منجر به قلیایی می شود.
غلظت یون های هیدروژن در مقیاسی از 0 تا 14 نشان داده می شود که 7 خنثی است (یعنی تعداد مساوی یون هیدروژن (+) و یون هیدروکسید (-) برای خنثی کردن یکدیگر). مقادیر کمتر از PH 7 اسیدی و مقادیر بالای PH 7 قلیایی هستند.
مقیاس لگاریتمی است، به این معنی که هر نقطه کامل 10 برابر افزایش یا کاهش می یابد. برخی از مواد شدید می توانند امتیاز کمتر از 0 یا بیشتر از 14 داشته باشند، اما بیشتر آنها در مقیاس قرار می گیرند.
کاربرد اندازه گیری PH
اندازه گیری pH در پزشکی، زیست شناسی، شیمی، کشاورزی، جنگلداری، علوم غذایی، علوم محیطی، اقیانوس شناسی، مهندسی عمران، مهندسی شیمی، تغذیه، تصفیه آب و تصفیه آب و بسیاری از کاربردهای دیگر مهم است.
اندازه گیری pH
pH متر معمولاً از یک الکترود شیشه ای متصل به یک متر الکترونیکی تشکیل شده است که PH را اندازه گیری و نمایش می دهد. مترها می توانند از واحدهایی که همه قطعات را در یک واحد ساده، دستی یا ابزار پیچیده تر و با کیفیت آزمایشگاهی ترکیب می کنند که خوانش های بسیار دقیق و مجموعه ای از عملکردهای دیگر را ارائه می دهند، متفاوت باشد.
خود الکترود از یک الکترود اندازه گیری، یک الکترود مرجع و اغلب یک سنسور دما تشکیل شده است. اجزای الکترود معمولاً در یک دستگاه به نام الکترود pH ترکیبی ترکیب می شوند.
الکترود مرجع با یک الکترولیت با مقدار مشخصی پر می شود که با محیط مورد آزمایش واکنش نشان می دهد. این واکنش چیزی است که پتانسیل هیدروژن را تعیین می کند. از آنجایی که pH به نوسانات دما حساس است، یک سنسور دما در آن گنجانده شده است تا بتوان خوانش ها را به درستی جبران کرد.
جبران دما را می توان به صورت دستی یا خودکار به دست آورد. جبران دمای دستی معمولاً با وارد کردن دمای سیال در حال اندازه گیری در منوی ابزار به دست می آید. جبران خودکار دما نیاز به ورودی از یک سنسور دما دارد و به طور مداوم یک سیگنال pH جبران شده را به نمایشگر ارسال می کند.
طیف وسیعی از سبک‌های الکترود pH متناسب با کاربردهای خاص وجود دارد. همه الکترودها شامل یک اتصال هستند که الکترولیت را در الکترود مرجع از محیط مورد آزمایش جدا می کند. اتصالات دوگانه برای کاربردهایی در دسترس هستند که خطر آلودگی الکترولیت را دارند. همچنین تعدادی از سبک های نوک الکترود وجود دارد که برای مواد خاص در حال آزمایش مناسب هستند.
تعمیر و نگهداری و کالیبراسیون ابزارهای pH
دقت اندازه گیری pH به ابزارهایی که به خوبی نگهداری و کالیبره شده اند بستگی دارد. عوامل اصلی که عملکرد یک الکترود را کاهش می دهند، پوشش، آلودگی و پیری هستند. نگهداری و کالیبراسیون لازم به این عوامل و البته دقت مورد نیاز در اندازه گیری ها بستگی دارد.
تمام الکترودهای شیشه ای دارای یک لامپ هستند که باید هیدراته نگه داشته شوند و یک اتصال مرجع که باید مرطوب نگه داشته شود تا از نشت بیش از حد محلول الکترولیت داخلی از محل اتصال مرجع جلوگیری شود. توصیه می شود که الکترودها را در محلول ذخیره سازی بین استفاده نگهداری کنید.
محلول‌های تمیزکننده ویژه نیز در دسترس هستند تا اطمینان حاصل شود که الکترودها عاری از آلودگی یا تجمعی هستند که می‌تواند بر عملکرد و کاهش طول عمر الکترود تأثیر بگذارد. الکترولیت در برخی از الکترودهای مرجع نیز باید به صورت دوره ای پر شود. الکترودهای دیگر پر از ژل یا “کم نگهداری” هستند و نیازی به پر کردن مجدد ندارند.
همه PH مترها هر از چند گاهی نیاز به کالیبراسیون دارند. آنها باید حداقل در دو نقطه کالیبره شوند. اکثر سازندگان محلول بافر را در سطوح pH خاص برای کالیبراسیون ارائه می دهند.
برای اکثر کاربردها، pH 7.00 و 4.00 (یا 7.01 و 10.01 برای مقادیر قلیایی) برای کالیبراسیون مناسب هستند.
درک ORP
ORP مخفف “Oxidizing-Reduction Potential” است که فعالیت اکسید کننده ها و کاهنده ها در رابطه با غلظت آنها است. اکسید کننده ها مواد شیمیایی و ترکیبات شیمیایی هستند که الکترون از مواد دیگر را می پذیرند در حالی که کاهنده ها الکترون اهدا می کنند. ORP به ویژه هنگام بحث در مورد کیفیت آب مهم است زیرا قابل توجه ترین ویژگی آن توانایی آن در اندازه گیری اکسیداسیون آلاینده ها است.
مواد شیمیایی مانند کلر، برم و ازن همگی اکسید کننده هستند. این توانایی آنها در اکسید کردن – “دزدیدن” الکترون ها از مواد دیگر است که آنها را ضدعفونی کننده های خوبی می کند زیرا در تغییر ترکیب شیمیایی مواد ناخواسته، آن مواد را تبدیل می کنند.
بی اثر البته، در فرآیند اکسید شدن، آنها از توانایی خود برای اکسید کردن بیشتر چیزها استفاده می کنند.
در حالی که برای بیشتر کاربردها، اندازه‌گیری ORP با اکسیدکننده‌ها به دلیل اثر ضدعفونی‌کننده آنها مرتبط است، علاقه فزاینده‌ای به کاهنده‌ها وجود دارد. رادیکال های آزاد اتم ها و/یا مولکول هایی با الکترون جفت نشده هستند.
رادیکال های آزاد که به عنوان محصولات جانبی واکنش های بیوشیمیایی و از هوایی که تنفس می کنیم و غذایی که می خوریم به بدن ما معرفی شده اند، ناپایدار هستند و خواهان تعادل هستند، بنابراین سعی می کنند الکترون ها را از هر کجا که می توانند بکشند (اکسید شوند).
رادیکال های آزاد در به دست آوردن تعادل برای خود، به مولکول های بیولوژیکی دیگر بدن آسیب می رسانند. کاهنده ها که به عنوان آنتی اکسیدان ها نیز شناخته می شوند، الکترون های مورد نظر رادیکال های آزاد را اهدا می کنند و در نتیجه اثرات تخریبی رادیکال های آزاد را بر بدن به حداقل می رسانند.
قرائت های ORP بر حسب میلی ولت اندازه گیری می شود و از 2000- تا 2000 میلی ولت متغیر است. مقادیر بالای صفر نشان دهنده یک ماده اکسید کننده و مقادیر زیر صفر نشان دهنده یک ماده احیا کننده است. مقادیر غلظت را نشان نمی دهند، بلکه پتانسیل ماده را برای اکسید شدن یا کاهش نشان می دهند.
اندازه گیری ORP برای بسیاری از کاربردها مانند نگهداری آب آشامیدنی، استخرهای شنا و آبگرم، ضدعفونی برج خنک کننده، تصفیه آب های زیرزمینی، سفید کردن، تخریب سیانید، کاهش کروم، اچ کردن فلزات، ضد عفونی میوه ها و سبزیجات و کلر زدایی مهم است. ORP همچنین تنها روش عملی است که ما برای نظارت الکترونیکی اثربخشی ضدعفونی کننده داریم.
اندازه گیری ORP
یک حسگر ORP از یک الکترود اندازه گیری، یک الکترود مرجع و نوعی نمایشگر تشکیل شده است که تقریباً به روش اندازه گیری pH است. ORP متر در واقع یک میلی ولت متر است که ولتاژ را در مداری که توسط الکترود مرجع و الکترود اندازه گیری تشکیل شده است اندازه گیری می کند.
الکترودهای اندازه‌گیری از پلاتین یا طلا ساخته شده‌اند که به دلیل مقاومت کم، الکترون‌های خود را به اکسیدان از دست می‌دهند یا الکترون‌ها را از احیاکننده می‌پذیرند.
ولتاژ با اضافه یا کم شدن الکترون ها تولید می شود. الکترود مرجع، که معمولاً از نقره ساخته شده است، توسط یک محلول الکترولیت احاطه شده است که ولتاژ کوچک دیگری تولید می کند. اما ولتاژ تولید شده توسط الکترود مرجع ثابت و پایدار است، بنابراین مرجعی را تشکیل می دهد که ولتاژ تولید شده توسط الکترود اندازه گیری را می توان با آن مقایسه کرد. هر چه اکسید کننده یا احیا کننده بیشتر در دسترس باشد، اختلاف ولتاژ بین محلول ها بیشتر می شود.
ORP تحت تأثیر دما قرار نمی گیرد، اما با نوسانات pH، خوانش ها متفاوت خواهد بود. با افزایش pH، مقدار میلی ولت در یک ORP متر کاهش می یابد. این می تواند تأثیر زیادی بر اثر ضدعفونی کننده هایی مانند کلر که تا حد زیادی رایج ترین ماده شیمیایی مورد استفاده برای بهداشت آب است، داشته باشد.
به عنوان مثال، در pH 6.0، 96.5٪ از کلر آزاد موجود در آب به شکل کشتن فعال است، در حالی که در pH 8.5، تنها 10٪ در آن شکل است. پایین آوردن pH یا افزودن مواد ضدعفونی کننده بیشتر، میزان میلی ولت را افزایش می دهد.
تعمیر و نگهداری و کالیبراسیون ابزار ORP
همانند pH متر، تمیز کردن منظم و نگهداری صحیح الکترودهای ORP در حصول اطمینان از نتایج دقیق مهم است. با این حال، ORP متر نیازی به کالیبراسیون ندارد.
سئوالات متداول PH/ORP
اگر یونیزر آب داشته باشم چه می شود؟
- احتمالاً می خواهید pH و ORP را اندازه گیری کنید. لطفاً مطمئن شوید که متری را انتخاب کرده اید که قادر به هر دو اندازه گیری باشد و مطمئن شوید که راه حل های مورد نیاز را برای بهترین نتیجه خریداری کنید.
چرا کالیبراسیون لازم است؟
- کالیبراسیون اغلب در pH متر برای استاندارد کردن الکترود مورد نیاز است. با گذشت زمان اندازه‌گیری‌ها تغییر خواهند کرد. کالیبراسیون این رانش را تصحیح می کند تا بتوانید PH خود را به دقت اندازه گیری کنید.
چه راه حل هایی نیاز دارم؟
- برای بهترین نتایج ما بافر pH 4، 7 و 10 را توصیه می کنیم زیرا اکثر مترها این محلول ها را تشخیص می دهند. ما محلول تمیز کردن و ذخیره سازی را برای به حداکثر رساندن عمر الکترود خود توصیه می کنیم. ما همچنین راه‌حل‌های کالیبراسیون دیگری را برای سازگاری با برنامه‌های کاربردی خاص و مترهای بالاتر خود ارائه می‌کنیم که می‌توانند این راه‌حل‌ها را بپذیرند.
هر چند وقت یکبار باید کنتور کالیبره شود؟
- قانون کلی این است که PH متر خود را یک بار در هفته کالیبره کنید. برای دقت بیشتر، کالیبراسیون بیشتر توصیه می شود. برای بهترین دقت، باید قبل از هر آزمایش کالیبره کنید.
چگونه PH متر خود را کالیبره کنم؟
- اکثر کنتورهای ما بسیار شبیه به کالیبره هستند و دارای تشخیص خودکار بافر هستند. معمولاً ابتدا باید با pH7 کالیبره کنید، سپس pH4 و pH10 را حتماً بشویید تا از آلودگی متقاطع بین هر کالیبراسیون جلوگیری شود.
یک ph متر چگونه باید ذخیره شود؟
- برای بهترین نتایج و طول عمر الکترود، توصیه می کنیم الکترود خود را در محلول ذخیره با pH ذخیره کنید. از آب دیونیزه یا مقطر استفاده نکنید.
پروب pH چقدر دوام می آورد؟
- بیشتر پروب های pH بین 6 ماه تا 2 سال دوام خواهند آورد. نگهداری مناسب از پروب pH بهترین راه برای به حداکثر رساندن عمر الکترود pH شما است.
چه زمانی پروب PH را تعویض کنم؟
- هنگامی که خواندن واکنش ناپایدار یا کند دارد، ممکن است وقت آن رسیده باشد که الکترود خود را تعویض کنید. اگر دیگر نمی توانید الکترود را کالیبره کنید، زمان تعویض آن فرا رسیده است.
به کدام PH/ORP متر نیاز دارم؟
- بسته به اپلیکیشن شما pH مترهای زیادی در دسترس هستند. تسترها کم هزینه ترین گزینه هستند. اینها عموماً کمترین دقت را دارند و الکترودهای خاصی در دسترس ندارند، اما به دلیل هزینه پایین بسیار محبوب هستند.
- آنها برای اکثر کاربران به اندازه کافی دقیق هستند. کنتورهای دسته دار پایه صفحه نمایش بزرگتری نسبت به تسترها ارائه می دهند و با کاوشگرهای ویژه انعطاف پذیری بیشتری ارائه می دهند. کنتورهای دستی پیشرفته متفاوت هستند، اما بسیاری از آنها اتصال به رایانه شخصی، ثبت داده ها با مهر تاریخ برای برآورده کردن GLP (عمل خوب آزمایشگاهی) و دقت بسیار بالا را ارائه می دهند.
لطفاً با مهندس بروکر ابزار دقیق تماس بگیرید تا در انتخاب PH/ORP متر مناسب برای شما کمک کند.
اگر سؤالی در مورد pH / ORP متر دارید، لطفاً از طریق ایمیل زدن به ما در sales@codnumber.com یا تماس با شماره 021-91035087 با یکی از مهندسان ما صحبت کنید.