Elektroda pomiarowa miernika PH i sposób jej doboru
Antymonowa elektroda pomiarowa jest półmetalem o powierzchni czynnej z czystego antymonu. Antymonowy kontakt elektrody ulega reakcji chemicznej, w wyniku której powstaje warstwa tlenku wodoru. Powodem, dla którego elektrody antymonowe mogą reagować na pH tak jak inne elektrody, jest to, że ta warstwa tlenku może wykrywać pH. Jednakże elektrody antymonowe nie są tak dobre do pomiarów jak elektrody szklane lub jonoczułe na tranzystorach polowych (ISFET), ponieważ ich reakcja na pH i temperaturę jest nieliniowa. Jego standardowa temperatura jest ograniczona do 0-80~C, a standardowy zakres pH to 2-11. Reakcje utleniania lub deformacji mogą przerwać pomiar elektrod antymonowych. Na przykład utlenianie lub odkształcenie spowodowane obecnością chloru lub siarczynu. Ponieważ styki antymonu mogą reagować na możliwe utlenianie lub deformację. Elektrody antymonowe są obecnie rzadko używane do pomiaru pH, jedynie w procesach zawierających roztwory kwasu fluorowodorowego. Ponieważ roztwór kwasu fluorowodorowego o wartości pH mniejszej lub równej 4 może szybko uszkodzić elektrody szklane lub wrażliwe na jony tranzystora polowego (ISFET). Jednak zastosowanie elektrod antymonowych w roztworach kwasu fluorowodorowego jest również ograniczone, ponieważ trudno jest uzyskać wyniki pomiarów, gdy wartość pH jest mniejsza lub równa 2.
Szklana elektroda pomiarowa zawiera specjalny mechanizm szklany, który może emitować sygnał mV zmieniający się wraz ze wzrostem pH. Elektrody szklane zazwyczaj wykazują bardzo liniową odpowiedź mV na wartości pH w zakresie od 1 do 12. Producenci elektrod szklanych zazwyczaj dostarczają elektrody o różnej grubości, aby dopasować je do różnych warunków temperaturowych. Odpowiednie są na przykład elektrody szklane o temperaturach w zakresie od 0 do 80~C lub 20 do 110~(2). Mimo to grube elektrody szklane są nadal delikatne i podatne na pękanie lub pękanie. Stosowanie elektrod szklanych w roztworach o pH większym lub równym 11 może skutkować błędami sodowymi, w porównaniu z roztworami o niższym stężeniu wodoru, elektrody szklane zwykle lepiej reagują na roztwory o wyższym stężeniu sodu. Inne roztwory, takie jak potas, również są podatne na tę reakcję. Odczyty pomiaru pH niższe od wartości rzeczywistej zwykle występują przy pH 0,1 do 0,3. Roztwory o wysokim pH mogą również powodować korozję elektrody. Roztwory o wysokiej temperaturze i wysokim pH mogą wpływać na reakcję elektrod szklanych na pH i skracać ich żywotność. W przypadku roztworów o wysokim pH stosuje się grubsze elektrody szklane. Natomiast w roztworach o niskim pH, np. pH mniejszym lub równym 1, elektroda szklana będzie generować błąd kwasowy. Ponieważ w roztworze stosunek kwasu do wody jest wysoki, będzie to miało wpływ zarówno na warstwę szklaną, jak i na reakcję elektrody. Ponadto roztwory o wysokim stężeniu kwasu mogą wpływać na dokładność. Należy również pamiętać, że kwas fluorowodorowy może powodować korozję i ostatecznie uszkodzić elektrodę szklaną. Powszechną zasadą jest to, że kwas fluorowodorowy lub roztwory o pH mniejszym lub równym 4 skracają żywotność elektrod szklanych. Bardziej dokładnym wyjaśnieniem jest to, że elektrody szklane są niestabilne i mogą korodować przy pomiarze w kwasie fluorowodorowym o stężeniu 10 mol/l. W porównaniu do elektrod szklanych, antymonowe elektrody pomiarowe charakteryzują się znacznie większą odpornością na korozję wywołaną kwasem fluorowodorowym.
3 Elektrodę pomiarową z jonoczułym tranzystorem polowym (ISFET) stosuje się jako czujnik od lat 70. XX wieku, ale dopiero niedawno zaczęto ją stosować w pomiarach przemysłowych. Głównym powodem jest to, że konstrukcja elektrody ISFET często powoduje błędy pomiarowe i wymaga częstej kalibracji każdego dnia. Tranzystor polowy wrażliwy na jony (wydajność ISFET. W porównaniu z elektrodami szklanymi nie ma błędu sodowego, a błąd kwasowy jest znacznie mniejszy w roztworach o niskim pH niż w przypadku elektrod szklanych. Reakcja utleniania/odkształcenia nie zakłóca odpowiedzi pH pola wrażliwego na jony W rzeczywistości, jak dotąd nie stwierdzono, aby działanie to było zakłócane przez jakiekolwiek okoliczności. Elektrody tranzystorowe z efektem jonowym mogą zapewnić prawidłową liniową odpowiedź mV od pH 0-14, jednakże elektrody szklane mogą reagować tylko w zakresie pH l2, a elektrody antymonowe mogą reagować tylko w zakresie pH 1 l. Co więcej, jest z natury bardzo wytrzymała, podczas gdy elektrody szklane są delikatne w wielu środowiskach pomiarowych, elektroda pH wrażliwych na jony tranzystorów polowych mniej podatne na korozję chemiczną, zanieczyszczenie sondy i ogólne uszkodzenia niż elektrody antymonowe lub szklane. Jednak obecna konstrukcja nadal ma wady. Jest bardziej podatna na roztwory korozyjne w wysokiej temperaturze niż elektrody szklane, chociaż może zachować dokładność pomiaru lepiej niż szkło lub elektrody antymonowe. Kwas fluorowodorowy może również szybko go uszkodzić. Ponadto pewna korozja chemiczna w rzeczywistości powoduje poważniejszą korozję wrażliwych na jony polowych elektrod tranzystorowych niż elektrody szklane lub antymonowe
