PH-mittarin mittauselektrodi ja sen valintamenetelmä
Antimonimittauselektrodi on puolimetalli, jonka aktiivinen pinta on puhdasta antimonia. Elektrodin antimonikosketus käy läpi kemiallisen reaktion vetyoksidikerroksen muodostamiseksi. Syy siihen, miksi antimonielektrodit voivat reagoida pH:hon kuten muut elektrodit, johtuu siitä, että tämä oksidikerros voi havaita pH:n. Antimonielektrodit eivät kuitenkaan ole yhtä hyviä mittaukseen kuin lasi- tai ioniherkät kenttätransistorielektrodit (ISFET), koska niiden vaste pH:hon ja lämpötilaan on epälineaarinen. Sen vakiolämpötila on rajoitettu arvoon 0-80~C, ja standardi pH-alue on 2-11. Hapetus- tai muodonmuutosreaktiot voivat keskeyttää antimonielektrodien mittauksen. Esimerkiksi kloorin tai sulfiitin aiheuttama hapettuminen tai muodonmuutos. Koska antimonikoskettimet voivat reagoida mahdolliseen hapettumiseen tai muodonmuutokseen. Antimonielektrodeja käytetään nykyään harvoin pH-mittauksessa, vain fluorivetyhappoliuoksia sisältävissä prosesseissa. Koska fluorivetyhappoliuos, jonka pH-arvo on pienempi tai yhtä suuri kuin 4, voi nopeasti vaurioittaa lasi- tai ioniherkkiä kenttätransistorin (ISFET) elektrodeja. Antimonielektrodien käyttö fluorivetyhappoliuoksissa on kuitenkin myös rajoitettua, koska on vaikea saada mittaustuloksia pH-arvon ollessa pienempi tai yhtä suuri kuin 2.
Lasimittauselektrodi sisältää erikoismekanismin lasin, joka voi lähettää mV-signaalin, joka muuttuu pH:n mukaan. Lasielektrodeissa on tyypillisesti hyvin lineaarinen mV-vaste pH-arvoihin, jotka vaihtelevat välillä 1 - 12. Lasielektrodien valmistajat tarjoavat yleensä eripaksuisia elektrodeja, jotka sopivat erilaisiin lämpötilaolosuhteisiin. Esimerkiksi lasielektrodit, joiden lämpötilat vaihtelevat välillä 0 - 80~C tai 20 - 110~(2), ovat sopivia. Siitä huolimatta paksut lasielektrodit ovat edelleen hauraita ja alttiita rikkoutumaan tai rikkoutumaan. Lasielektrodien käyttäminen liuoksissa, joiden pH on suurempi tai yhtä suuri kuin 11, voi aiheuttaa natriumvirheitä, koska pienempiä vetypitoisuuksia sisältäviin liuoksiin verrattuna lasielektrodit reagoivat yleensä paremmin liuoksiin, joissa on korkeampi natriumpitoisuus. Muut liuokset, kuten kalium, ovat myös alttiita tälle reaktiolle. Todellista arvoa alhaisemmat pH-mittauslukemat esiintyvät yleensä pH:ssa 0,1 - 0,3. Korkean pH:n liuokset voivat myös syövyttää elektrodia. Korkean lämpötilan ja korkean pH:n liuokset voivat vaikuttaa lasielektrodien pH-vasteeseen ja lyhentää niiden käyttöikää. Korkean pH:n liuoksissa käytetään paksumpia lasielektrodeja. Sitä vastoin matalan pH:n liuoksissa, kuten pH pienempi tai yhtä suuri kuin 1, lasielektrodi tuottaa happovirheen. Koska liuoksessa on korkea hapon suhde veteen, se vaikuttaa sekä lasikalvon että elektrodin vasteeseen. Lisäksi liuokset, joissa on korkea happopitoisuus, voivat vaikuttaa tarkkuuteen, ja on myös tärkeää huomata, että fluorivetyhappo voi syövyttää ja lopulta vahingoittaa lasielektrodia. Yleinen sääntö on, että fluorivetyhappo tai liuokset, joiden pH on pienempi tai yhtä suuri kuin 4, lyhentävät lasielektrodien käyttöikää. Tarkempi selitys on, että lasielektrodit ovat epävakaita ja voivat syöpyä 10 mol/l fluorivetyhapossa mitattuna. Lasielektrodeihin verrattuna antimonimittauselektrodilla on paljon vahvempi fluorivetyhapon korroosionkestävyys.
3 Ioniherkkä kenttäefektitransistori (ISFET) -mittauselektrodia on käytetty anturina 1970-luvulta lähtien, mutta vasta äskettäin sitä on alettu käyttää teollisuusmittauksissa. Pääsyynä on se, että ISFET-elektrodin rakenne tuottaa usein mittausvirheitä ja se on kalibroitava usein päivittäin. Ioniherkkä kenttätransistori (ISFET-suorituskyky. Lasielektrodeihin verrattuna siinä ei ole natriumvirhettä ja happovirhe on paljon pienempi matalan pH:n liuoksissa kuin lasielektrodeissa. Hapetus/deformaatioreaktio ei keskeytä ioniherkän kentän pH-vastetta -efektitransistorit Toistaiseksi ei ole havaittu, että ioniherkät kenttätransistorielektrodit voivat tarjota oikean lineaarisen mV-vasteen pH:sta 0-14 pH-alueella l2, ja antimonielektrodit voivat reagoida vain pH-alueella 1l. Lisäksi se on luonnostaan erittäin tukeva, kun taas lasielektrodit ovat hauraita vähemmän herkkä kemialliselle korroosiolle, anturin kontaminaatiolle ja yleisille vaurioille kuin antimoni- tai lasielektrodit. Nykyisessä rakenteessa on kuitenkin edelleen puutteita. Se on herkempi korkean lämpötilan syövyttäville ratkaisuille kuin lasielektrodit, vaikka se voi säilyttää mittaustarkkuuden paremmin kuin lasi. tai antimonielektrodeja. Fluorivetyhappo voi myös vahingoittaa sitä nopeasti. Lisäksi jokin kemiallinen korroosio itse asiassa aiheuttaa vakavampaa korroosiota ioniherkissä kenttätransistorielektrodeissa kuin lasi- tai antimonielektrodit
