Схема и принцип действия ph-метра для воды

Содержание:

Проба почвы
Лучшие портативные pH-метры
Преимущества ph метра для воды
Как хранить рН-метр?
Правила использования
Как хранить рН-метр?
Хранение
Проба воды
Принцип работы
Настройка
Какой pH-метр лучше купить
Какой pH-метр лучше купить
Технические характеристики рН-метров – на что обращать внимание при выборе устройства
Области и методы применения
Лучшие лабораторные pH-метры
Калибровка рН-метра
- Калибровка одноточечного рН-метра
- Калибровка двухточечного рН-метра
  - Принцип действия прибора
  - Электродная система
Лучшие портативные pH-метры

Проба почвы

Пробы почвы важны, если ранее земля использовалась в качестве могильников для химических веществ, территорий промышленных предприятий.

Для этих замеров также понадобится эталонный уровень pH. Далее просто берется проба с разных мест. Пробу нужно взять с каждого места дважды. Далее необходимо:

Один забор с разных мест хорошо перемешать.
Второй забор проб разложить отдельно друг от друга.

Замер каждой пробы проводится отдельно. Если все результаты одинаковы, то дальнейшее исследование смешанной почвы не понадобится.

Почва очень изменчива по своему составу. На уровень pH могут влиять следующие факторы:

Повышение уровня углекислого газа.
Вредные выбросы промышленных предприятий.
Лесные пожары и другие катаклизмы.
Изменение уровня грунтовых вод.
Вымывания почвы после проливных дождей.
Выпадения осадков.
Таяние снега.
Деятельность людей и животных.

Любые воздействия внешней среды и вмешательство человека вносят изменения в кислотный состав почвы.

Если почва используется для посадки растений, то pH-метр необходим для регулирования состава и концентрации удобрений. Для контроля нужно узнать pH уровень удобрений и сравнить этот показатель с пробой почвы. При необходимости можно понизить щелочную составляющую или уровень кислотности почв.

Лучшие портативные pH-метры

Главной особенностью подобных моделей является возможность автономной работы. Они широко применяются в полевых исследованиях или быту. Портативные pH-метры обладают малыми габаритами и получают питание от батареек либо встроенных аккумуляторов.

Ohaus ST300-B

Во время калибровки на экране прибора отображаются специальные индикаторы. Они помогают владельцу произвести настройку максимально точно. Установленные параметры сохраняются в памяти модели. Удобное использование обеспечивают такие функции, как автоматическая термокомпенсация и распознавание буферов.

Рабочий диапазон прибора — 0-14 pH, предел погрешности 0,01 pH. Для комфортной работы в любых условиях в комплектацию включены держатель электрода, ручной ремешок и уплотнители, отвечающие классу защиты IP54. Корпус устройства оснащен откидной опорой – ее использование дает возможность установить измеритель на горизонтальной поверхности.

Достоинства:

ударопрочный корпус;
высокая точность;
компактность;
длительная автономная работа;
удобная калибровка.

Недостатки:

высокая цена.

Ohaus ST300-B способен работать без замены батареек в течение 500 часов – прекрасный выбор для продолжительной работы на улице.

Hanna HI98127 pHep 4

Калибровка прибора может производиться по одной или двум точкам. Функция автоматической температурной компенсации и водонепроницаемый корпус позволяют использовать его в сложных климатических условиях. Крупноразмерный светодиодный дисплей удобен для восприятия при любом освещении.

Диапазон измерений составляет 2-16 pH, погрешность — до 0,1 pH. Благодаря индикатору стабильности пользователь своевременно получает информацию о точном моменте получения устойчивого показателя.

Комплект из четырех батареек напряжением 1,5 В обеспечивает непрерывную работу модели в течение 350 часов.

Достоинства:

компактность;
предупреждение о разряде батарей;
функция автоотключения;
возможность замены электродной пары.

Недостатки:

сложная калибровка.

Hanna pHep способен работать в агрессивных средах – надежный выбор для использования в полевых условиях.

Kelilong PH-009 (I)

Прибор обладает небольшими размерами и крайне прост в использовании. В комплект входит пластиковый футляр для удобства и безопасности хранения. С помощью калибровочной отвертки владелец может быстро подготовить устройство к работе. Показания отображаются на небольшом монохромном дисплее.

Диапазон измерений составляет 0-14 pH, погрешность — не более 0,1 pH. Защитный колпачок встроенного датчика предохраняет его от механических повреждений.

Другой особенностью устройства является автоматическая температурная компенсация в пределах 0-50 °C. Функция устраняет отклонения показаний при изменении сопротивления проб.

Достоинства:

высокая точность;
компактность;
удобство использования;
низкий расход энергии;
простая калибровка.

Недостатки:

боится отрицательных температур.

Kelilong PH-009 (I) используется в чистой воде. Экономичный выбор для измерения уровня pH в аквариуме, бассейне или любом другом искусственном водоеме.

HM Digital PH-80

Калибровка устройства осуществляется нажатием одной кнопки. Компактный корпус полностью герметичен. Прибор может храниться в специальном чехле, что предохраняет его от царапин и иных механических повреждений. Результаты проведенных замеров выводятся на небольшой ЖК-экран.

Рабочий диапазон составляет 0-14 pH, погрешность — до 0,2%. Модель питается от батареек типа LR1130 и отличается низким энергопотреблением. Измеритель готов к работе сразу после покупки. К полезным функциям аппарата стоит отнести сохранение показаний, автоотключение и индикацию разряда.

Достоинства:

малые габариты;
экономия энергии;
высокий класс защиты — IP66;
быстрая калибровка.

Недостатки:

снижение точности в загрязненной среде.

HM Digital PH-80 предназначен для использования в воде. Применяется в бассейнах, котлах, системах очистки и пр.

pH-150МИ

pH-метр предназначен для измерения значений pH, окислительно-восстановительного потенциала (Eh) и температуры в технологических и других водных растворах, природных и сточных водах.

pH-150МИ (без штатива)

pH-150МИ (с ножом для мяса)

pH-метр предназначен для измерения значений pH, окислительно-восстановительного потенциала (Eh) и температуры в водных растворах и непосредственного измерения рН мяса и мясопродуктов.

Преимущества ph метра для воды

Определить качество воды дома и в промышленности можно при помощи лакмусовой бумажки, однако более достоверные данные дает измеритель ph. Устройство определяет уровень щелочности и кислотности жидкости. Сферы его применения: бытовая, промышленная, пищевая, строительная, медицинская. От состава воды зависит состояние экосистемы, поэтому данный прибор регулярно применяется в океанариумах и необходим аквариумистам. В растениеводстве большое значение имеет качество почвы и проводимость питательных веществ. От кислотности/щелочности воды зависит способность растений усваивать полезные элементы, а значит, эта характеристика непосредственно влияет на урожай.

Нелишним будет иметь такой прибор дома и регулярно проверять кислотность и щелочность водопроводной воды. Отклонение от нормы по этому показателю может привести к заболеваниям внутренних органов, ухудшать внешний вид и здоровье кожи и волос.

Как хранить рН-метр?

Поскольку для содержащегося в метре электрода бездействие и пересыхание губительны, то хранить устройство лучше всего либо в дистиллированной воде, либо в воде с кислотностью около 3-4 единиц.

Хранение рН-метра без водной среды приводит к тому, что показания прибора становятся недостоверными уже через 3-4 недели, отклонение показателей становится со временем все больше.

Таким образом, если хранить рН-метр неправильно, то придется часто заниматься калибровкой, чтобы устройство вновь стало правильно отражать картину.

Однако калибровка требуется время от времени даже при правильном хранении и, тем более, когда устройство только куплено, ведь какое-то время оно уже пролежало на складе.

Источники

https://vyboroved.ru/reyting/luchshie-ph-metry
https://www.EcoUnit.ru/sect_3.html
http://himsnab-spb.ru/articles/ph_meters_ph_metry_measurement_of_ph/scheme_and_principle_of_operation_of_ph_meter/
https://ru.wikipedia.org/wiki/PH-%D0%BC%D0%B5%D1%82%D1%80
https://agrodom.com/advice/pravila-raboty-s-rn-metrom/
https://kipia-portal.ru/2016/05/31/ph-metr/
https://www.izmteh.ru/ph_metry/

Правила использования

После того как прибор был откалиброван, его можно использовать для забора проб. Согласно инструкции, перед тем как использовать прибор, необходимо:

Прибор включить и дать ему откалибровать свою работу. В зависимости от модели устройства, на это понадобится от 5 до 30 минут.
Провести осмотр электродов. При необходимости ополоснуть электроды проточной водой и протереть бумажной салфеткой. После чистки прибор не должен соприкасаться с любыми поверхностями.
Приготовить эталонные растворы. За эталон берутся составы с уровнями кислотности 7, 4, 9, 21.
Проверить работу прибора в любом из растворов.
После проверки еще раз промыть электроды.

Многие начинающие любители химии задаются вопросом для чего такие приготовления к замерам. Такое руководство необходимо с целью проведения наиболее точных измерений кислотности.

Как хранить рН-метр?

Хранение

Электроды pH-метра очень чувствительны. В результате неправильного хранения может произойти порча материала, из которого они изготовлены. Часто случается, что поверхность высыхает и может растрескаться. В появившихся трещинах может скопиться окисление от ранее проведенный измерений.

Хранить pН-метр лучше в обычной дистиллированной воде. Можно держать прибор воде с долей кислотности не выше 4. Для правильного хранения приборы комплектуются специальной колбой. В нее и нужно наливать дистиллированную воду.

Если электроды прибора со временем иссохнут, то их придется при каждом последующем замере повторно проводить калибровку устройства.

Проба воды

Для замера кислотности воды достаточно провести забор жидкости в размере нескольких миллилитров. Если замер проводится на больших водных территориях, забор нужно взять из нескольких точек, а также разных глубин. Во взятую пробу нужно опустить электроды устройства и включить проверку. У разных моделей различное время отклика на анализ. После активации, нужно подождать отклика устройства в течение 2–5 минут.

Если вода используется для полива растений или содержания аквариумных рыб, перед замером выясняют какой уровень кислотности необходим для их жизнедеятельности.

После замера результат сравнивается с эталонным и при необходимости уровень снижается или повышается при помощи химических подпиток.

Принцип работы

Принцип работы pH-метра основан на прохождении тока через вещество. Для определения количества pH ионов, электрический ток проходит по хлорсеребрянному электроду, создавая окисление для получения реакции, а также более быстрому контакту с электрическим напряжением. Иными словами, этот прибор является вольтметром. Но вместо разметки по напряжению на него нанесена разметка pH. Современные приборы позволяют осуществить замер уже по готовым электродам измерения и сравнения. Более подробно процесс измерения проходит следующим образом:

Боросиликатная трубка является проводником электрического тока. Внутри трубки есть шарик, для контроля замера. В трубку наливается специальный раствор на основе соляной кислоты и хлорида серебра.
В трубку с раствором опускается проволока из серебра.
Трубка опускается в среду, в которой проводится замер.
Для большего контакта, в раствор добавляется ртутно — каломелевая паста.
Весь раствор подвергается воздействию электрического тока.
Получившаяся реакция заставляет ионы водорода двигаться более быстро и высвобождать долю энергии.
С электродов при помощи мультиметра берется замер.
Этот замер является показателем pH в растворе.

Это лабораторный вариант измерения. Метод работает практически для любых сред. Для обеспечения точных показаний, после замера используется контрольный электрод для сравнения.

Для работы прибора требуется довольно высокое напряжение. Сила тока во время исследования должна быть не менее 10 ампер. Это необходимо для преодоления сопротивления электрическому току от объекта исследования.

Современные pH-метры способны замерять не только количество положительных ионов. Они по сути являются переносными лабораториями. Теперь можно замерять концентрацию нитратов, вредных химикатов и ионов. Встроенная система памяти способна распознать практически любой химический элемент, который способен реагировать на электрическое напряжение. Но в отличие от лабораторных устройств, для проведения анализа эти приборам не требуется высокое напряжение.

Настройка

Данное устройство является сложным прибором, который используется для замера нейтральных, агрессивных и вредных сред. За точностью его показаний необходимо постоянно следить и сверять их с эталонным раствором. При появлении разницы в замере, прибор необходимо откалибровать. Калибровка также нужна:

Согласно инструкции, в начале каждого месяца и не менее 2 раз.
После того, как была проведена замена электродов.
Если работа проводилась во вредных средах.
После продолжительного бездействия устройства.

Перед тем как настроить прибор, необходимо создать эталонный раствор. Он основан на фиксанале, растворенном в литре дистиллированной воды. Раствор делается с соблюдением следующих правил:

В стеклянный сосуд нужно налить дистиллированную воду. Примерно 800 миллилитров.
В сосуд помещается стеклянная колба.
Ампулу с фиксаналом нужно вскрыть и налить состав на стенку воронки.
Фиксанал с поверхности стенки медленно смыть 200 миллиграммами дистиллированной воды.
Уровень необходимо обязательно довести до 1 литра. Раствор будет готов для использования через час после приготовления.

Очень важно при приготовлении раствора использовать стеклянную посуду и воронку. Металлические и пластиковые не подойдут, так как могут внести в раствор долю своего состава

После приготовления и настоя, этот состав должен иметь долю кислотности равной 6.86 pH.

Какой pH-метр лучше купить

Одним из главных параметров работы прибора является точность измерений. Она определяется допустимой погрешностью, указанной производителем. Использование pH-метра для решения бытовых задач не потребует особо высокой точности. А вот профессиональные модели должны иметь погрешность не более 0,1 pH.

Со временем точность измерений может ухудшиться. Чтобы этого не допустить, прибор необходимо калибровать. Регулярность подобной процедуры зависит от сферы использования устройства. Для получения точных показаний операция проводится перед каждым замером.

Наиболее достоверные сведения доступны моделям с автоматической калибровкой по трем точкам.

Стоит обратить внимание на тип используемого электрода. В приборах карандашного типа устанавливаются универсальные элементы

Они рекомендованы для проведения замеров в чистой среде. При работе с маслом или красками лучшим выбором станет электрод с тефлоновым покрытием или каломельный.

Перед покупкой аппарата следует определить температуру среды, в которой ему придется работать. Она влияет на растворимость ионов и активность химсостава, а также точность измерений. Для преодоления температурного влияния и корректной работы в любом климате прибор должен быть оснащен функцией автоматической цифровой компенсации.

Какой pH-метр лучше купить

Наиболее достоверные сведения доступны моделям с автоматической калибровкой по трем точкам.

Технические характеристики рН-метров – на что обращать внимание при выборе устройства

Выбор прибора зависит от целей, для которых он будет применяться и от особенностей устройства

Мы озвучим те опции, на которые следует обратить внимание при покупке рН-метров

Электроды

Основа любого рН-метра – это два электрода, с помощью которых снимаются показатели и рассчитывается уровень кислотности. Современные виды pH-метров оснащаются универсальными цифровыми электродами, с виду напоминающими стеклянный шарик. У него хорошие показатели точности считывания, но он не пригоден к использованию в грязных полевых условиях. Для таких целей лучше подойдут каломельный или имеющий тефлоновое защитное покрытие, электроды.

Термометр и функция автоматической цифровой коррекции температуры (АТК)

Каждый современный прибор должен быть оснащен такой системой. Дело в том, что температура влияет на активность ионов в растворе и поэтому все данные должны автоматически приводиться к значениям при 25 градусах Цельсия.

Раньше для получения максимально точных результатов, растворы нагревались до указанной температуры. Сегодня эту коррекцию проводят микропроцессоры. Наличие АТК – очень важная характеристика рН-метра.

Водонепроницаемость

Так как эти приборы постоянно контактируют с агрессивными жидкостями, нельзя допустить, чтобы они проникали внутрь и вредили тонкой электронике. Поэтому приобретайте водонепроницаемые модели.

Функция регистрации данных

Если вам часто приходится записывать разные показатели, стоит обзавестись pH-метром с такой опцией. Вам не придется вести множество записей, достаточно будет нажать кнопку, чтобы прибор запомнил результаты для последующего их экспорта.

Области и методы применения

Прибор может использоваться во многих производствах, где необходим контроль среды, универсальным показателем состояния которой и соответствия её требуемым — является pH: при высокотехнологичном производстве всех видов горючего, в фармакологической, косметической, лакокрасочной, химической, пищевой промышленности и мн. др.; pH-метры имеют широкое применение в научно-исследовательской практике химиков, микробиологов и почвоведов, агрохимиков, в лабораториях стационарных и передвижных, в том числе полевых, а также клинико-диагностических (для контроля физиологических норм и диагностики), судебно-медицинских. Последнее время pH-метры также широко используются в аквариумных хозяйствах, для контроля качества воды в бытовых условиях, в земледелии (особенно в гидропонике).

Медицинский pH-метр, применяемый для измерения кислотности непосредственно в полых органах человека, называется ацидогастрометр.

Лучшие лабораторные pH-метры

Модели подобного типа стационарны. Они отличаются высокой точностью показаний и широким набором функций. Лабораторные pH-метры применяют в своей деятельности химики, микробиологи, почвоведы, судебно-медицинские эксперты и др.

pH-150МИ (минилаборатория)

Ohaus Starter 2100

Программное обеспечение модели обладает системой подсказок, что упрощает работу неподготовленному человеку. Управление осуществляется с помощью пяти кнопок с понятной маркировкой.

Аппарат может использовать как встроенные, так и внешние электроды для получения точных результатов в любых условиях.

Корпус модели изготовлен из ABS-пластика, устойчив к механическим повреждениям и воздействию химических реагентов. Сигнализаторы состояния электрода своевременно оповестят пользователя о необходимости калибровки. Подтверждающие индикаторы и функция автоматического распознавания буферов упрощают настройку.

Достоинства:

удобство настройки;
высокая точность;
встроенный держатель электрода;
сохранение данных калибровки;
ударопрочный корпус.

Недостатки:

высокая цена.

Ohaus Starter 2100 применяется для исследований воды или химических составов. Прекрасный выбор для научной и учебной деятельности.

Amtast AMT10

Особенностью модели является наличие магнитной мешалки. С ее помощью удается поддерживать однородность исследуемой среды, что полезно при непрерывном мониторинге.

Предел скорости перемешивания составляет 1500 оборотов в минуту. Калибровка производится с применением эталонных растворов со значениями pH 3, 7 и 10.01.

Результаты измерений выводятся на крупноразмерный дисплей, удобный для восприятия на расстоянии. Устройство может хранить в памяти до 25 результатов проведенных тестов для последующего анализа. Комфортной обработке данных также способствует фиксация максимальных и минимальных значений.

Достоинства:

автоматическая калибровка;
высокая точность;
скоростной шейкер;
штатив с держателем;
информативный экран.

Недостатки:

высокий расход энергии.

Amtast AMT10 применяется для измерения потенциала жидкостей в лабораторных условиях – отличный выбор для длительных исследований.

Milwaukee MI151

Высокая точность калибровки обеспечивается семи буферами. Подготовка к работе сопровождается выведением на экран соответствующих подсказок.

Это облегчает использование аппарата не только профессионалу, но и неопытному оператору. Автоматическая термокомпенсация гарантирует корректность показаний при колебаниях температуры.

Диапазон измерений составляет 2-16 pH при погрешности до 0,1 pH. Пользователю доступна функция «Временно сохранить» для комфортной обработки полученных сведений. Индикатор стабильности оповещает об устойчивости данных, а специальный держатель электрода повышает точность замера.

Достоинства:

простая калибровка;
высокая точность;
широкий экран;
удобство использования;
адаптер питания 12 В.

Недостатки:

крупные габариты.

Milwaukee MI151 используется не только с водой, но и с более агрессивными растворами. Прибор может применяться в лабораториях, на производстве или на учебных занятиях.

Калибровка рН-метра

Как было сказано выше, рН-метр так или иначе время от времени нуждается в калибровке. Обычно при проведении разнообразных химических исследований эту процедуру делают 2 раза в месяц. Но для измерения рН питательного раствора в домашней гидропонной установке достаточно проводить калибровку раз в 2-3 месяца, если прибор хранится правильно.

Перед калибровкой нужно поместить устройство в дистиллированную воду на 24 часа.

Для процедуры используют вещество фиксанал с определенным уровнем рН, которое следует растворить в дистиллированной воде. Делают это обычно следующим образом. В стеклянную колбу устанавливают воронку, в ней аккуратно вскрывают ампулу с фиксаналом, а затем смывают его со стенок воронки дистиллированной водой. Воду доливают до отметки «1 литр». Таким образом, в колбе появляется раствор для калибровки, которому необходимо дать отстояться в течение часа. Можно использовать и готовый калибровочный раствор.

Калибровка одноточечного рН-метра

Одноточечные устройства калибруются следующим образом. Для них используется фиксанал с рН 6,86. Посредством вращения винта, погрузив метр в раствор, добиваются совпадения показаний рН-метра с уровнем рН раствора для калибровки.

Калибровка двухточечного рН-метра

Двухточечное устройство отличается от одноточечного тем, что дает более точные показания, так как его можно настроить гораздо точнее. Как понятно из определения таких приборов, настройка осуществляется не по одной, а по двум точкам, что и делает такой прибор более точным.

Калибровать такой рН-метр нужно в два этапа. Сначала — так же, как одноточечный. Затем— по второй точке, по линии соответствия. Соответственно, используются два настроечных винта.

Принцип действия прибора

Электродная система, являющаяся датчиком, имеет большое внутреннее сопротивление, достигающее 500-1000 МОм.

Для измерения ЭДС электродной системы применяется компенсационная схема, позволяющая существенно уменьшить ток, потребляемый от датчика при измерении.

Элементарная схема, поясняющая принцип действия рН-метра, приведена на рисунке 2.

Рисунок 2. Элементарная схема прибора.

ЭДС электродной системы Ех сравнивается с падением напряжения на сопротивлении R, через которое протекает ток Iвых оконечного каскада усилителя. Падение напряжения Uвых на сопротивлении R противоположно по знаку электродвижущей силе Ех, и на вход усилителя подается напряжение: Uвх=Ех-Uвых=Ех-R×Iвых.

Напряжение Uвх преобразуется вибропреобразователем в переменное напряжение, которое затем многократно усиливается и при помощи фазочувствительного детектора вновь преобразуется в постоянное напряжение. Это напряжение управляется током Iвых оконечного каскада усилителя. При достаточно большом коэффициенте усиления усилителя напряжение Uвых мало отличается от ЭДС Ех и благодаря этому ток, протекающий через электроды в процессе измерения ЭДС, весьма мал.

Ток Iвых, протекающий через сопротивление R, пропорционален ЭДС электродной системы и величине рН контролируемого раствора.

Электродная система

Основной характеристикой электродной системы является зависимость ее ЭДС от величины рН и температуры раствора. В общем случае ЭДС может быть выражена уравнением:

Е=Еи- (рН-рНи),

где Е — ЭДС в милливольтах;

t — температура электродов;

рН — величина рН раствора;

рНи — величина рН раствора, соответствующая изопотенциальной точке;

S20 — крутизна характеристики в изопотенциальной точке;

а — температурный коэффициент крутизны.

Зависимость ЭДС электродной системы рН и температуры может быть представлена следующим приближенным уравнением:

Е=-33-(54,196+0,1884t) (рН-3,28)

Лучшие портативные pH-метры

Ohaus ST300-B

Достоинства:

ударопрочный корпус;
высокая точность;
компактность;
длительная автономная работа;
удобная калибровка.

Недостатки:

высокая цена.

Hanna HI98127 pHep 4

Комплект из четырех батареек напряжением 1,5 В обеспечивает непрерывную работу модели в течение 350 часов.

Достоинства:

компактность;
предупреждение о разряде батарей;
функция автоотключения;
возможность замены электродной пары.

Недостатки:

сложная калибровка.

Hanna pHep способен работать в агрессивных средах – надежный выбор для использования в полевых условиях.

Kelilong PH-009 (I)

Достоинства:

высокая точность;
компактность;
удобство использования;
низкий расход энергии;
простая калибровка.

Недостатки:

боится отрицательных температур.

HM Digital PH-80

Достоинства:

малые габариты;
экономия энергии;
высокий класс защиты — IP66;
быстрая калибровка.

Недостатки:

снижение точности в загрязненной среде.

HM Digital PH-80 предназначен для использования в воде. Применяется в бассейнах, котлах, системах очистки и пр.