پترو پردا شركت پترو پردا تامین کننده تجهیزات و مجری پروژه های نفت گاز پتروشیمی آب و فاضلاب 
پروب و سنسور pH یکی از سنسور های پرکاربرد در صنایع و واحد های نفت و گاز در کشور می باشد. شرکت Chemitec ایتالیا یکی به عنوان یکی از سازندگان پیشرو تجهیزات آنالیز شناخته می شود. در این مقاله در ارتباط با این سنسور، صحبت شده است.
پروب ph چیست؟
پروب pH یا سنسور pH شامل دو الکترود (یک الکترود حسگر و یک الکترود مرجع) برای اندازه‌گیری فعالیت یون هیدروژن در محلول است. تبادل یونی، یک ولتاژ تولید می کند که توسط یک pH متر اندازه گیری می شود و ولتاژ را به مقدار PH قابل خواندن تبدیل می کند. این دستگاه سنسور کیفیت آب است که سطح pH یک مایع را اندازه گیری می کند.
pH (پتانسیل هیدروژن) برهمکنش بین یون های هیدروژن و هیدروکسید را در یک محلول مبتنی بر آب اندازه گیری می کند. محلول هایی با مقادیر زیادی فعالیت یون هیدروژن اسید هستند. برعکس، محلولی با مقدار زیادی فعالیت یون هیدروکسید یک باز است.
استفاده از سنسور های pH در اندازه گیری pH برای طیف وسیعی از صنایع مهم است، به همین دلیل است که سنسورهای مختلف pH برای کاربردهای مختلف وجود دارد. در ادامه نحوه عملکرد سنسور های pH و اجزای داخلی آن آورده شده است.
شرکت پترو پردا به عنوان نماینده رسمی شرکت Chemitec در ایران، تامین کننده ی این محصول در کشور می باشد.
سنسور های ph چگونه کار می کنند؟
روش معمول اندازه گیری pH محلول استفاده از کاغذ تورنسل است. بسته به نمودار pH بدون در نظر گرفتن محتوای یون هیدروژن، رنگ متفاوتی پیدا می کند، با این حال، pH متر باید از یک سنسور pH برای اندازه گیری غلظت یون هیدروژن استفاده کند.
یک pH متر با اندازه گیری پتانسیل الکتریکی (ولتاژ) تولید شده توسط محلول در حال اندازه گیری و استفاده از اختلاف پتانسیل برای تعیین مقدار pH کار می کند. محلول های اسیدی دارای یون های هیدروژن با بار مثبت بیشتری نسبت به محلول های قلیایی هستند و بنابراین، محلول پتانسیل بیشتری برای تولید جریان دارد.
یک pH متر از سه جزء تشکیل شده است: خود pH متر (کویل متحرک یا سنج دیجیتال)، الکترود pH و سنسور pH وارد شده در محلول مورد اندازه گیری.
بیشتر سنسور های pH حاوی دو الکترود در بدنه هستند: یک الکترود اندازه گیری (الکترود شیشه ای) و یک الکترود مرجع. الکترود شیشه ای حاوی الکترولیت مرجع (معمولا کلرید پتاسیم) است که دارای pH خنثی ۷ است، بنابراین حاوی مقدار مشخصی یون هیدروژن است.
الکترود شیشه ای با اندازه گیری اختلاف pH بین الکترود pH و محلول مورد آزمایش کار می کند. الکترود این کار را با اندازه گیری اختلاف ولتاژ بین الکترود و یون های هیدروژن تولید شده در محلول انجام می دهد.
سنسور pH چه چیزی را اندازه گیری می کند؟
یک pH متر از یک سنسور pH برای اندازه گیری اسیدیته یا قلیاییت (فعالیت یون هیدروژن) یک محلول استفاده می کند که به عنوان مقدار pH بیان می شود. pH یک محلول به نسبت یون های هیدروژن در سنسور pH و محلول در حال اندازه گیری مربوط می شود.
هنگامی که سنسور pH را در یک محلول غوطه ور می کنید، بسیاری از یون های هیدروژن به سمت الکترود شیشه ای حرکت می کنند و برخی از یون های فلزی داخل آن را جایگزین می کنند و برخی از یون های هیدروژن در محلول مورد اندازه گیری پراکنده می شوند. این فرآیند، تبادل یونی نامیده می‌شود و اصل اولیه نحوه عملکرد الکترود شیشه‌ای داخل سنسور pH است.
تبادل یونی نیز در سطح داخلی الکترود شیشه ای اتفاق می افتد. از آنجایی که اسیدیته کلرید پتاسیم داخل الکترود و محلول اندازه گیری شده متفاوت است، فعالیت یون های هیدروژن نیز متفاوت خواهد بود و در نتیجه در بار متفاوت خواهد بود. هنگامی که این اتفاق می افتد، یک اختلاف پتانسیل بین دو طرف الکترود شیشه ای و الکترود مرجع رخ می دهد، که مقدار PH را روی ترنسمیتر نشان می دهد.
اگرچه ترانسمیتر ولتاژ را اندازه گیری می کند، اما صفحه نمایش دیجیتال آن را به عنوان اندازه گیری pH نشان می دهد. این محاسبات را بر اساس اختلاف ولتاژ انجام می دهد. هر چه ولتاژ بین سنسور pH (الکترود) و محلول اندازه گیری شده بیشتر باشد، تفاوت در فعالیت یون هیدروژن بیشتر است. هرچه فعالیت یون هیدروژن بیشتر باشد، مقدار pH کمتر است و بالعکس.
قبل از استفاده از pH متر، کالیبره کردن آن برای نتایج دقیق مهم است و بخش مهمی از نگهداری عمومی الکترود است.
برای درک بیشتر در مورد عملکرد سنسور pH، باید بدانیم که الکترود pH داخل سنسور pH چگونه کار می کند.
الکترود pH چگونه کار می کند؟
انواع مختلفی از الکترودهای pH برای کاربردهای صنعتی و آزمایشگاهی وجود دارد، با این حال، اکثر آنها از شیشه ساخته شده اند و بنابراین به راحتی می شکنند و نیاز به هیدراته شدن دارند. به همین دلیل است که هر سنسور pH را در یک بطری غوطه‌وری پلاستیکی با محلول ذخیره‌سازی سنسور pH ارسال می شود.
اولین الکترود pH اختراع شده شامل یک لامپ شیشه ای پر از یک الکترولیت قوی و یک نیم سلول داخلی نقره/کلرید نقره (Ag/AgCl) و یک سیم نقره در تماس با محلول خارجی بود.
اصل کار کلی الکترودهای pH تغییر چندانی نکرده است، اما با پیشرفت تکنولوژی، الکترودهای ترکیبی و دو اتصالی بیشتر مورد استفاده قرار می گیرند.
الکترودهای ترکیبی
الکترودهای ترکیبی دو طرف الکترود شیشه ای را اندازه می گیرند و رایج ترین سنسور های pH هستند. سنسورهای pH به یک الکترود با مدار بسته برای اندازه‌گیری پتانسیل عبوری از محلول داخلی الکترود (به عنوان مثال، کلرید پتاسیم)، محلول خارجی در حال اندازه‌گیری و تکمیل pH متر نیاز دارند.
هنگامی که الکترود در محلول آزمایش غوطه ور می شود، بار مثبت یون هیدروژن را بر حسب میلی ولت (mV) تشخیص می دهد و سیگنالی را به الکترود داخلی ارسال می کند. سیم نقره ای داخل سنسور pH سیگنال الکتریکی را به کابل الکترود متصل به pH متر منتقل می کند.
سنسور های موجود شرکت Chemitec ایتالیا
در ادامه برخی سنسور های pH ارائه شده شرکت Chemitec که توسط شرکت پترو پردا عرضه می شود، آورده شده است.
| مدل | توضیحات | مشخصات |
| S401 DIG/N | سنسورهای دیجیتال دیفرانسیل pH و ORP برای تصفیه خانه های فاضلاب و کاربردهای صنعتی | الکترود مرجع با پل نمک و ذخیره KCL سنسور دمای داخلی حفاظت با رتبه IP68 |
| S401 DIFF/N | سنسورهای دیجیتال دیفرانسیل pH و ORP برای تصفیه خانه های فاضلاب و کاربردهای صنعتی | الکترود مرجع با پل نمکی سنسور دمای داخلی حفاظت با رتبه IP68 |
| S401 LC | الکترود pH ترکیبی برای کاربردهای عمومی | بدنه شیشه ای اتصال فرآیند PG 13.5 اتصال برق S7 |
| S401 LC OSM | الکترود pH ترکیبی برای آب با رسانایی کم تا ۲ µS | بدنه پلاستیکی اتصال فرآیند PG 13.5 اتصال برق S7 |
| S401 VG | الکترود pH ترکیبی برای کاربردهای عمومی | بدنه شیشه ای اتصال فرآیند PG 13.5. اتصال برق S7 |
| S401 VG HTAJ | الکترود ph ترکیبی برای کاربردهای سنگین/دمای بالا. | بدنه شیشه ای اتصال فرآیند PG 13.5 اتصال برق S7 |
| S408 MEC/POL Plus | الکترود pH ترکیبی برای کاربردهای دما/فشار بالا | بدنه شیشه ای اتصال فرآیند PG 13.5 اتصال برق S7 تاییدیه ATEX |
| S406 DIG/N | سنسورهای pH دیجیتال و ORP | دیافراگم متخلخل PTFE بدنه شیشه ای اتصال دوگانه الکترود مرجع اتصال فرآیند PG 13.5 حفاظت با رتبه IP68 |
| S406 DIFF/N | سنسورهای دیجیتال دیفرانسیل pH و ORP برای تصفیه خانه های فاضلاب و کاربردهای صنعتی | الکترود مرجع با پل نمک و ذخیره KCL سنسور دمای داخلی حفاظت با رتبه IP68 |
| S406 VG | الکترود ORP ترکیبی برای کاربردهای عمومی | مرجع PT بدنه شیشه ای اتصال فرآیند PG 13.5 اتصال برق S7 |
| S406 VG HTAJ | الکترود ORP ترکیبی برای کاربردهای سنگین/دمای بالا. | بدنه شیشه ای مرجع PT. اتصال فرآیند PG 13.5. اتصال برق S7 |
| S406 POL/S406 OXT | الکترود ORP ترکیبی برای کاربردهای شیمیایی خاص | مرجع PT بدنه شیشه ای اتصال فرآیند PG 13.5 اتصال برق S7 تاییدیه ATEX |
اجزای یک سنسور pH
اکثر سنسور های pH حاوی یک الکترود حساس به یون هیدروژن شیشه و یک الکترود مرجع به نام الکترود ترکیبی هستند. یک الکترود pH معمولی از چندین ساختار تشکیل شده است که در ادامه عنوان شده است.
- بدنه الکترود
- غشای شیشه ای
- الکترود مرجع
- الکترولیت مرجع
- اتصال مرجع
در ارتباط با هر یک از اجزای بالا در ادامه توضیحات کامل تری داده شده است.
۱- الکترود ها
بدنه الکترود می تواند پلاستیکی یا شیشه ای باشد، بنابراین وقتی اصطلاح “الکترود شیشه ای” را می شنوید، به مواد غشایی اشاره می کند، نه بدنه الکترود خارجی.
به طور کلی دو نوع اصلی سنسور pH توسط شرکت ها ارائه می شود.
سنسور های pH آزمایشگاهی: بدنه های اپوکسی اکسترود شده، آنها را در برابر اسیدها و بازهای قوی بسیار مقاوم می کند.
سنسور های pH صنعتی: بدنه حسگر آن را از نظر شیمیایی بی اثر و عملاً تخریب ناپذیر می کند.
۲- غشای شیشه ای
غشای شیشه ای یک غشای حساس به pH پر از محلول بافر است که در داخل الکترود شیشه ای یک سنسور pH قرار دارد.
غشاء اجازه می دهد تا یون های هیدروژن به طور مداوم در داخل غشاء متصل شوند؛ در حالی که قسمت بیرونی غشای شیشه ای در معرض نمونه اندازه گیری قرار می گیرد. این تفاوت در یون های هیدروژن در سراسر غشا است که پتانسیل ولتاژ را تولید می کند.
شکل غشاء بسته به کاربرد می تواند متفاوت باشد. برخی از کاربردها به سنسور های pH با غشاهای تخصصی نیاز دارند که می توانند برای سوراخ کردن محیط های نیمه جامد مانند سنسور های pH نوک نیزه استفاده شوند.
۳- الکترود مرجع
یک الکترود مرجع برای ارائه یک پتانسیل ثابت در سنسور pH برای تعیین pH مورد نیاز است.
رایج ترین نوع الکترود مرجع حاوی کلرید نقره/نقره (Ag/AgCl) است که در کاربردهای مختلفی از جمله صنایع پزشکی و غذایی استفاده می شود زیرا برای انسان غیر سمی است. الکترودهای مرجع حاوی کلرید جیوه (Hg/Hg2Cl2) هنوز در برخی صنایع استفاده می شوند، اما به دلیل سمی بودن جیوه معمولاً مورد استفاده قرار نمی گیرند.
جدیدترین سیستم های مرجعی که ساخته شده اند به دلیل زمان پاسخ سریع و حساسیت به دمای پایین حاوی ید هستند. هنگام اندازه‌گیری pH بافرهای تریس و محلول‌های پروتئین، معمولاً از سیستم مرجع ید استفاده می‌شود، زیرا یک سیستم بدون یون فلز است. الکترودهای مرجع حاوی یون‌های فلزی (مانند Ag/AgCl) می‌توانند با محلول برهمکنش کنند و بنابراین تماس مرجع را مسدود کنند.
۴- الکترولیت مرجع
الکترولیت مرجع مدار داخل الکترود سنسور pH را می بندد. الکترولیت باید از نظر شیمیایی خنثی باشد و رسانایی خوبی داشته باشد تا به درستی کار کند.
نرخ های مختلف انتشار یون های هیدروژن در محلول الکترولیت می تواند پتانسیل هایی ایجاد کند که می تواند هنگام اندازه گیری pH مشکلاتی ایجاد کند، بنابراین سیال بودن محلول الکترولیت نیز مهم است.
رایج ترین محلول الکترولیت مرجع، کلرید پتاسیم (KCl) است، با این حال، KCl برای اندازه گیری pH در محلول های دمای پایین توصیه نمی شود زیرا در داخل سنسور pH متبلور می شود.
۵- اتصال مرجع
این قسمت همچنین به عنوان سپتوم شناخته می شود، اتصال مرجع یک نقطه ارتباطی متخلخل است که جریانی بین الکترود مرجع و نمونه اندازه گیری می شود.
اتصالات مرجع مختلف بسته به برنامه ای که استفاده می کنید، نرخ تخلیه متفاوتی دارند. الکترودهای اتصال دوگانه برای کار در شرایط نامطلوب در کاربردهایی که ممکن است جریان الکترولیت معکوس رخ دهد استفاده می شود. جریان معکوس الکترولیت ممکن است زمانی رخ دهد که محلول مورد آزمایش اسیدی یا قلیایی باشد یا زمانی که تحت فشار شدید یا دمای بسیار بالا باشد.
الکترود اتصال دوگانه از محل اتصال مرجع در برابر آلودگی محافظت می کند زیرا محلول مورد آزمایش باید قبل از ثبت مقدار pH در هر دو اتصال پخش شود.
آیا سنسور های pH همان pH متر است؟
یک پروب pH بخشی از یک pH متر است، بنابراین از نظر فنی یکسان نیستند، اما بدون یکدیگر عمل نمی کنند.
یک pH متر از سه بخش تشکیل شده است: سنسور pH، الکترود pH مرجع و خود pH متر. این الکترود داخل سنسور pH است که مقدار pH محلول را اندازه گیری می کند.
سنسور pH ولتاژ یون هیدروژن را ثبت می کند و با اندازه گیری اختلاف بین الکترود داخل سنسور pH و الکترود مرجع، ولتاژ را به مقدار pH قابل خواندن برای pH متر تبدیل می کند.
سنسور pH به صفحه نمایش pH متر متصل می شود تا مقدار pH اندازه گیری شده را نشان دهد.
شرکت پترو پردا تامین کننده تجهیزات نفت، گاز و پتروشیمی در کشور
