pH-mérő (ejtsd: "ph méter", angol pH-mérő ) - a hidrogénindex (pH-index) mérésére szolgáló eszköz, amely jellemzi a hidrogénionok aktivitását oldatokban , vízben , élelmiszerekben és nyersanyagokban, környezeti tárgyakban és termelési rendszerekben a folyamatos folyamatos működéshez technológiai folyamatok nyomon követése, beleértve az agresszív környezetet is. A pH-mérőt különösen az urán- és plutónium - leválasztó oldatok pH-értékének hardveres monitorozására használják , ahol a kalibrálás nélküli berendezés leolvasásának helyességére vonatkozó követelmények rendkívül magasak.
A pH-mérő működése az elektródarendszer EMF értékének mérésén alapul , amely arányos az oldatban lévő hidrogénionok aktivitásával - pH ( pH ). A mérőáramkör lényegében egy pH-egységben közvetlenül kalibrált voltmérő egy adott elektródarendszerhez (általában a mérőelektróda üveg, a segédelem ezüst-klorid).
A készülék bemeneti ellenállásának nagyon nagynak kell lennie - a bemeneti áram legfeljebb 10-10 A (jó készülékeknél kisebb, mint 10-12 A), a bemenetek közötti szigetelési ellenállás legalább 10 11 Ohm, ill. a szonda- üveg elektróda nagy belső ellenállásához . Ez a fő követelmény az eszköz bemeneti áramkörével szemben.
A ballisztikus galvanométeres módszert is alkalmazták .
Aztán voltak olyan eszközök, amelyek bemeneti erősítővel voltak elektronikus csövön. A speciális ("elektrometrikus") lámpáknak pikoamperes nagyságrendű szivárgó áramuk van, ami lehetővé teszi nagy bemeneti ellenállások elérését. Az ilyen rendszerek hátránya a kalibráció nagy eltolódása és eltolódása az elkerülhetetlen öregedés és a lámpa jellemzőiben bekövetkezett változások miatt.
Így működik például a hazai pH-340 készülék.
A későbbi modellekben az érintkező konverter helyett dinamikus kondenzátort, később fényimpulzusokkal megvilágított fotorezisztencia billentyűt (például EV-74 ionomer) használtak, a bemeneti lámpákat pedig térhatású tranzisztorok váltották fel .
Manapság a legtöbb precíziós MOSFET-bemenetű op-erősítő , sőt a legegyszerűbb ADC -k is megfelelnek a bemeneti impedancia követelményeinek.
Mivel az elektródarendszer EMF-je nagymértékben függ a hőmérséklettől, a hőkompenzációs áramkör fontos. Kezdetben rézellenállás- hőmérőket használtak , amelyek a komplex visszacsatolásos hídáramkörökben szerepeltek, vagy fokos skálájú potenciométert, amelynek fogantyúja a higanyhőmérővel mért hőmérsékleti értéket állította be. Az ilyen áramkörök nagyszámú hangoló ellenállással rendelkeznek, és rendkívül nehéz hangolni és kalibrálni. Most a hőmérséklet-érzékelő külön ADC-n működik, minden szükséges beállítást a mikrokontroller végez el .
A feszültség hozzávetőleges függése a pH-tól (üveg- és ezüst-klorid elektródákkal rendelkező rendszer esetén) a következő.
A pontosan ismert pH-értékű pufferoldatokkal szembeni kalibrálás során két fő beállítást kell végrehajtani: az erősítési meredekség és a nullapont-eltolás. Az úgynevezett izopotenciális pontot (pHi, Ei) is beállítjuk - a pH-értéket és a megfelelő EMF-et, amelynél a rendszer EMF-je nem függ a hőmérséklettől. A modern elektródarendszerek (az erős savakhoz és lúgokhoz használt speciális elektródák kivételével) pH = 7 körüli izopotenciálponttal és +/- 50 mV-on belüli EMF-el készülnek. Ezeket a jellemzőket minden üvegelektródatípusra meghatározzák.
Az 1940-es évek végén és az 1950-es évek elején a védelmi rend ösztönözte az intenzív kutatásokat az ilyen típusú mérőberendezések területén. Ennek oka többek között az volt, hogy a különböző kémiai folyamatok reakcióinak szabályozásában kiemelt szerepet kapnak azok a műszerek, amelyek leolvasásának pontossága közvetlenül befolyásolja a teljes technológiai lánc helyességét; legnagyobb mértékben természetesen a veszélyes iparágakban, ahol a környezeti állapot leolvasása vagy egészségügyi kockázatot jelent, vagy műszakilag egyáltalán nem lehetséges (agresszív környezet, magas hőmérséklet és nyomás, elszigetelést igénylő folyamatok stb.).
Így a magfúzióban és a fegyveres plutónium előállításában kiemelten fontos a funkciókat befolyásoló anyagok szerkezetének és tulajdonságainak kvantitatív megértése, valamint a belőlük készült üvegelektródák reverzibilitása - mint már említettük, a legfontosabb ennek a mérőberendezésnek az elemeit.
1951- ben M. M. Schultz fizikokémikus volt az első, aki termodinamikailag szigorúan és kísérletileg bizonyította a különféle üvegek nátriumfunkcióját különböző pH-tartományokban, ami az egyik kulcshipotézis volt a B. P. Nikolsky üvegelektróda ioncsere- elméletében . Ez meghatározó állomása lett ezen eszközök ipari technológiájának, az üveggel, később membránelektródákkal történő ionometria kialakításának, amely lehetővé tette tömeggyártásuk megszervezését, és bármilyen laboratóriumi és gyártási körülmény között használhatóvá tette . 1] . Az analitikai berendezések ezen kategóriájának első mintáinak előállítását a tbiliszi SKB "Analitpribor" részvételével hozták létre, amelyet alkalmazottai V. A. Dolidze , G. A. Simonyan és mások, V. P. Yukhnovsky, A. S. Benevolsky és mások moszkvai kutatók, V. V. Harkov tudósok képviseltek. Aleksandrov, N. A. Izmailov, - a gomeli mérőműszergyárban 1959 - ben ; és azóta, 1967-re, az ipari és laboratóriumi célú üveg- és segédelektródák gyártása 1,5 ezerről közel 2 millió darabra nőtt. Az üzemben ugyanebben az időszakban minden típusú elektródaüveg mennyisége 1000 kg-ról több mint 200 000 kg-ra nőtt.
Az elektródaüveg gyártásának fejlődése és bővítése tette elérhetővé ezt az analitikai berendezést.
A modern mérőelektródák szerkezetileg:
A legtöbb külföldi háztartási elektródában nem tölthető érzékelő formájában készülnek, beépített referenciaelektródával. Kevésbé gyakoriak az újratölthetőek, amelyek beépített referenciaelektródával rendelkeznek. Szovjet típusú elektródák, leggyakrabban különálló vezérléssel és újratölthetőek, ami jelentősen csökkentette az üvegrész cseréjének költségeit.
A modern elektródák fő gyakorlati hátránya az üvegben lévő mikrorepedések fokozatos felhalmozódása vagy a mikropórusok szennyeződése. Szerves és egyes szervetlen szennyeződések esetén a sósavoldattal történő tisztítás segít. Klórozásra közömbös szennyeződések vagy jelentős mikrorepedések felhalmozódása esetén azonban az érzékelő leolvasása visszafordíthatatlanul megváltozik. Itt érdemes megjegyezni, hogy még akkor is, ha az elektródát nem használják, az üveg porozitása megváltozik és öregedés következik be. Az elektróda leolvasásának bizonyos változásainál az utóbbiakat rendszeres tisztítással és kalibrálással kiegyenlítik. Amint a mérőegység képességei nem teszik lehetővé a kalibrált érték beállítását, az elektródát ártalmatlanítani kell. Érdemes megjegyezni egy másik hátrányt is a régi vagy hibás elektródák használatából. A kalibrációs oldatok tiszta leolvasásával a mért oldatokban a paraméter lassú eltolódása figyelhető meg. Ez az alapos tisztítás és kalibrálás utáni viselkedés az üveg/membrán rész vagy a teljes érzékelő cseréjére is utal.
A készülék számos olyan iparágban használható, ahol szükséges a környezet szabályozása, amelynek állapotának és az előírtaknak való megfelelésének univerzális mutatója a pH: minden típusú üzemanyag high-tech gyártásában, gyógyszerészeti , kozmetikai, festék és lakk, vegyipar, élelmiszeripar és még sok más. mások; A pH-mérőket széles körben használják a vegyészek, mikrobiológusok és talajkutatók, mezőgazdasági vegyészek kutatási gyakorlatában, helyhez kötött és mobil laboratóriumokban, beleértve a terepi laboratóriumokat, valamint klinikai diagnosztikát (élettani normák és diagnosztika monitorozására), igazságügyi orvosszakértőket. Az utóbbi időben a pH-mérőket széles körben alkalmazzák akváriumfarmokban is, vízminőség monitorozására házi körülmények között, mezőgazdaságban (különösen a hidroponikában).
Az emberi üreges szervek savasságának közvetlen mérésére használt orvosi pH-mérőt acidogastrométernek nevezik .