34,90 €
Prijzen zijn netto, exclusief BTW en verzendkosten
Temperatuursensor TP-07 voor de pH-meter met BNC-aansluiting
De pH-meter bepaalt op een snelle en nauwkeurige wijze de pH-waarde en de temperatuur. Beide waarden worden gelijktijdig getoond. Het is mogelijk om de meter onder ongunstige omstandigheden te gebruiken.
De pH-meter bepaalt op een snelle en nauwkeurige wijze de pH-waarde en de temperatuur. Beide waarden worden gelijktijdig getoond. Het is mogelijk om de meter onder ongunstige omstandigheden te gebruiken.
De pH-schaal
De pH-waarde die door een pH meter wordt weergegeven, beschrijft de concentratie van opgeloste waterstofionen en is van groot belang voor veel chemische en biochemische reacties. De pH-schaal is afgeleid van de negatieve exponent van de oxoniumionconcentratie en is daarom logaritmisch opgebouwd. Bij het zogenoemde neutrale punt, pH 7, zijn de concentraties oxoniumionen en hydroxide-ionen exact gelijk. Deze pH-waarde wordt door een pH meter bijvoorbeeld weergegeven bij zuiver water of geneutraliseerde oplossingen. Bij waarden lager dan 7 is de concentratie oxoniumionen hoger en reageert de oplossing zuur. Waarden hoger dan 7 betekenen dat het aandeel hydroxide-ionen groter is; dergelijke oplossingen reageren alkalisch.
|
100 = 1
10-1 = 0,1 10-2 = 0,01 10-3 = 0,001 10-4 =0,0001 10-5 = 0,00001 10-6 = 0,000001 10-7 =0,0000001 |
|
Het diagram toont de klassieke pH-schaal met waarden van 0 tot 14 en daaronder de bijbehorende concentraties oxonium- en hydroxide-ionen die uit watermoleculen worden gevormd. De molecuulformule H3O+ staat voor het positief geladen oxoniumion, dat ook vaak hydroniumion wordt genoemd. OH- staat voor het negatief geladen hydroxide-ion. Wie de twee bovenste getallenreeksen vergelijkt, ziet dat de cijfers op de pH-schaal overeenkomen met de exponent van de macht van tien van de oxoniumionconcentratie, maar dan met een omgekeerd teken. Bij vergelijking van de twee onderste getallenreeksen blijkt dat de som van de exponenten van oxoniumionen en hydroxide-ionen altijd -14 bedraagt.
Waarom kunnen negatieve pH-waarden voorkomen?
De pH-waarde geeft de hoeveelheid opgeloste waterstofionen in een waterige oplossing, of de activiteit daarvan, weer. Wanneer de hoeveelheid waterstofionen (H+ of gebonden als H3O+) gelijk is aan de hoeveelheid hydroxide-ionen (OH-), wordt de oplossing pH-neutraal genoemd. Dit komt overeen met een weergave van pH 7 op de pH meter, zoals bij zuiver water met een temperatuur van 25 °C. Zodra andere stoffen in het water zijn opgelost, zoals in leidingwater of regenwater dat stoffen uit de lucht heeft opgenomen, kan de pH-waarde verschuiven. Dit gebeurt alleen wanneer de opgeloste stoffen het evenwicht beïnvloeden ten gunste van de hydroniumionen of de hydroxide-ionen. Bij een overschot aan waterstofionen geeft de pH meter een lagere pH-waarde weer en wordt de oplossing zuur genoemd. Wanneer de hydroxide-ionen overheersen, wordt de pH-waarde hoger en is de oplossing basisch of alkalisch. Hoe groter het verschil tussen de hoeveelheden waterstof- en hydroxide-ionen, hoe verder de pH-waarde van 7 afwijkt.
Zuren voegen bijvoorbeeld veel extra waterstofionen toe en verlagen daardoor de pH-waarde. Voor de meeste toepassingen volstaat een pH meter met het gebruikelijke meetbereik van pH 0 tot 14. Sterke zuren kunnen het evenwicht echter zo ver verschuiven dat negatieve pH-waarden ontstaan. De mogelijke waarden worden begrensd door de oplosbaarheid van zuren in water. In extreem zuur mijnwater van een mijn in Californië zouden met pH meter-modellen al waarden tot pH -3,6 zijn vastgesteld. Vrijwel iedere standaard pH meter kan alleen waarden binnen het bereik van 0 tot 14 meten, wat voor de meeste toepassingen volledig toereikend is. Sinds enige tijd zijn ook digitale pH meter-modellen met een uitgebreid meetbereik verkrijgbaar. Met een dergelijke pH meter kunnen negatieve pH-waarden tot -1 of zelfs -2 snel en eenvoudig worden gemeten.
De pH-waarde van een zoutzuuroplossing bij verschillende concentraties:
| Zoutzuur HCl 0,4 % | pH = 1 |
| Zoutzuur HCl 3,7 % | pH = 0 |
| Zoutzuur HCl 20 % | pH = -0,3 |
| Zoutzuur HCl 37 % | pH = -1 |
Kan een pH meter pH-waarden boven 14 weergeven?
SZoals pH-waarden lager dan 0 kunnen voorkomen bij zeer zure oplossingen, bestaan er ook basische stoffen waarvan sterk geconcentreerde waterige oplossingen een pH-waarde boven 14 hebben. Natronloog is hiervan een voorbeeld. Omdat het meetbereik van gebruikelijke pH meter-modellen bij 14 eindigt, kunnen deze geen hogere waarden bepalen. Voor het meten van zulke sterk alkalische oplossingen is een pH meter met een uitgebreid meetbereik nodig. Er zijn inmiddels modellen verkrijgbaar die pH-waarden tot 15, 16 of zelfs 20 kunnen meten.
De pH-waarde van natronloog bij verschillende concentraties:
| Bijtende soda NaOH 0,4 % | pH = 13 |
| Bijtende soda NaOH 4 % | pH = 14 |
| Bijtende soda NaOH 30 % | pH = 15 |
Meetfouten van een pH meter bij sterke zuren en logen
Bij sterke zuren, vooral bij pH-waarden lager dan 2, en bij sterke logen met pH-waarden hoger dan 12, kunnen bij een normale pH meter aanzienlijke meetfouten ontstaan. Bij de zuurfout worden te hoge pH-waarden weergegeven en bij de alkalifout te lage pH-waarden. Dit komt meestal doordat de membraanlaag van de elektrode door de oplossing verandert. Wanneer oplossingen met zulke waarden moeten worden getest, moet een pH meter worden gekozen waarvan de pH-elektrode geschikt is voor deze meetbereiken. Daarnaast moeten de bufferoplossingen die voor de kalibratie van de pH meter worden gebruikt het gewenste meetbereik omvatten. Als pH-waarden lager dan 2 moeten worden gemeten, wordt kalibratie met de gebruikelijke kalibratieoplossingen van pH 4,0 en pH 7,0 afgeraden. Gebruik in dat geval speciale bufferoplossingen voor hoogwaardige pH meter-modellen, bijvoorbeeld met pH 1,0 en pH 2,0.
Een pH meter is een meetinstrument voor het weergeven van de pH-waarde van een waterige oplossing. De waarde wordt elektrochemisch bepaald en niet met zuur-base-indicatoren, zoals teststroken. Het meest gebruikte principe maakt gebruik van de potentiaal van een glaselektrode. Een halfcelreactie aan het glasmembraan vormt daar een elektrochemisch potentiaal dat rechtstreeks afhankelijk is van de concentratie H-ionen. Het potentiaalverschil ten opzichte van referentie-elektroden levert een spanning op die de pH-waarde grotendeels lineair weergeeft. Als referentie-elektrode van de pH meter wordt meestal een zilver-zilverchloridecel gebruikt, die samen met de glaselektrode tot een gecombineerde elektrode is samengebouwd. De referentie-elektrode staat via een diafragma in verbinding met de te meten oplossing. Dit diafragma bestaat meestal uit poreus glas, keramiek of platinaspons. Wanneer de pH meter niet wordt gebruikt, moet de elektrode ten minste in een bekerglas met leidingwater worden bewaard, maar bij voorkeur in een geschikte zoutoplossing voor opslag.
Let bij het gebruik van een pH meter altijd op het volgende:
Bij continu gebruik, of wanneer de pH meter langere tijd niet is gebruikt, moet het apparaat opnieuw worden gekalibreerd. De natuurlijke drift waaraan pH-elektroden onderhevig zijn, moet worden gecorrigeerd. De meeste pH meter-modellen beschikken over een interne kalibratiefunctie, zodat de kalibratie niet langer met instelschroeven op het apparaat hoeft te worden uitgevoerd. In ieder geval zijn de bijbehorende kalibratieoplossingen nodig. PCE Instruments biedt deze in verschillende uitvoeringen aan, meestal als sets in zakjes die bij de betreffende pH meter passen.
Controle van de pH-waarde met een pH meter in drinkwater en afvalwater
De pH-waarde is een parameter die wordt bepaald door de concentratie waterstofionen in een waterige oplossing. Deze waarde heeft een bepalende invloed op iedere chemische reactie die in de oplossing plaatsvindt, in die mate dat een bepaalde reactie afhankelijk van de pH-waarde wel of niet kan optreden. Hieruit volgt dat zowel de controle met een pH meter als het regelen van de pH-waarde van doorslaggevend belang zijn bij de controle van drinkwater voor menselijke consumptie en bij de behandeling van afvalwater.
Bij de behandeling van afvalwater gaat het probleem in wezen om de verwijdering van allerlei organische verbindingen en anorganische toxische elementen, zoals zware metalen, die door stedelijk gebruik of industriële lozingen in het water terecht kunnen zijn gekomen.
Over het algemeen begint het afvalwaterzuiveringsproces, afhankelijk van de herkomst van het afvalwater, met uitsluitend fysische processen om grotere bestanddelen te scheiden, zoals afval en organische of anorganische elementen van voldoende grootte. Bij deze voorbereidende fysische processen, zoals zeven, filtreren of bezinken van de gemakkelijkst te scheiden fracties, speelt de pH-waarde nog geen doorslaggevende rol. Vanaf dat moment en in de volgende fasen is de pH-waarde, samen met andere fundamentele parameters zoals de aanwezigheid van zuurstof en de temperatuur, echter bepalend voor het voltooien van het afvalwaterbehandelingsproces. Daarbij vervult de pH meter een bijzondere rol.
Alleen al het feit dat de pH-waarde van het water te laag of juist te hoog is, kan bepalend zijn voor de ongeschiktheid van het water voor lozing in het milieu, bijvoorbeeld in meren en rivieren, en al helemaal voor menselijke consumptie. Alleen daarom is het noodzakelijk de pH-waarde van het water met een pH meter te controleren en zo nodig te corrigeren. De invloed van de pH-waarde op zuiveringsprocessen gaat echter veel verder, bijvoorbeeld bij de verwijdering van zware metalen en andere toxische anorganische elementen die met een eerste fysische scheiding niet konden worden verwijderd. De pH-waarde, oftewel de concentratie waterstofionen of hydroxylgroepen in het waterige medium, beïnvloedt afhankelijk van het zure of alkalische karakter of een bepaalde metaalverbinding in het water opgelost blijft of met de hydroxylgroepen reageert tot min of meer onoplosbare zouten. Daardoor kunnen deze stoffen veel eenvoudiger van de overige waterbestanddelen worden gescheiden met een van de eerder beschreven fysische methoden.
Iedere verbinding heeft specifieke pH-waarden waarbij deze in een bepaalde chemische vorm voorkomt. Een doordachte regeling en controle van de pH-waarde met een pH meter kan daarom het succes of falen bepalen van de verwijdering van bepaalde elementen.
Ten slotte is de doorslaggevende invloed van de pH-waarde op de verwijdering van allerlei pathogene micro-organismen bekend. Deze micro-organismen, zoals de darmbacterie Escherichia coli, kunnen bijvoorbeeld door de lozing van afvalwater of fecaliën in het afvalwater aanwezig zijn. Een behandeling waarbij de pH-waarde onder een bepaalde grens wordt verlaagd, afhankelijk van de ziekteverwekkers waarop men zich richt, kan zeer effectief zijn om de gewenste doelen te bereiken. Na deze behandeling is het uiteraard noodzakelijk de pH-waarde terug te brengen naar waarden die dichter bij neutraal liggen en verenigbaar zijn met andere levende organismen, voordat het water in het milieu wordt geloosd.
Ook bij het chloreren van water om het geschikt en veilig te maken voor consumptie, is de met een pH meter vastgestelde pH-waarde bepalend voor de daadwerkelijke effectiviteit van het proces.
Om vergelijkbare redenen als bij andere anorganische verbindingen in het water is de pH-waarde ook bij chloor bepalend voor de vorming van de ene of de andere verbinding. Dit maakt het verschil tussen het wel of niet daadwerkelijk optreden van de desinfecterende werking van chloor. Naast andere factoren, zoals de waterhardheid, verminderen pH-waarden lager dan 6 tot 6,5 of hoger dan 8 de doeltreffendheid van het proces.
Zoals algemeen bekend is de pH-waarde een maat voor de activiteit van waterstofionen in een bepaalde oplossing. De waarde bepaalt uiteindelijk hoe zuur of alkalisch het medium is waarin met een pH meter wordt gemeten. Alleen al vanuit deze definitie is de invloed op de kwaliteit van levensmiddelen, groente en fruit duidelijk: de zuurgraad is uiteindelijk een bepalende factor voor de smaak van ieder levensmiddel. Daarom is meten met een pH meter zeer belangrijk.
Het is bekend dat de zuurgraad rechtstreeks bepalend is voor de smaak van veel grondstoffen, waaronder bepaalde fruitsoorten. De meeste levensmiddelen, en vooral fruit, zijn zuur en hebben dus een pH-waarde lager dan 7, de neutrale waarde. Slechts weinig levensmiddelen zijn alkalisch en hebben een pH-waarde hoger dan 7. Levensmiddelen kunnen daarom eveneens met een pH meter worden gecontroleerd.
De pH-waarde beïnvloedt niet alleen de smaak van veel levensmiddelen die tijdens de productie bijvoorbeeld door fermentatieprocessen worden verfijnd, zoals wijn of kaas. De combinatie van pH-waarde en temperatuur heeft vaak een directe invloed op de kwaliteit en smaak van een levensmiddel, waaronder de consistentie en de ontwikkeling van specifieke aroma's. Controle van de pH-waarde met een pH meter kan duidelijk het verschil maken tussen een product waarvan de kwaliteit door de klant wordt herkend en gewaardeerd en waarvoor deze bereid is een hogere prijs te betalen, en een product dat direct moet worden afgevoerd.
Naast deze toepassingsgebieden van de pH meter is er nog een factor waarbij de pH-waarde in de landbouw- en voedingssector een doorslaggevende rol speelt: de conservering van levensmiddelen. Het is bijvoorbeeld al lange tijd bekend dat het gebruik van azijn een van de doeltreffendste methoden is om bepaalde levensmiddelen te conserveren, onder meer in de inmaak- en pekelindustrie. Dit komt doordat de hoge zuurgraad het levensmiddel conserveert. Zoals eerder aangegeven, zijn vrijwel alle micro-organismen gevoelig voor de pH-waarde. Dit geldt in het bijzonder voor micro-organismen, zoals bacteriën en schimmels, die levensmiddelen kunnen aantasten en ongeschikt kunnen maken voor verkoop en consumptie. Een voldoende lage pH-waarde kan de aantasting door schadelijke micro-organismen wellicht niet volledig verhinderen, maar deze wel beperken of vertragen. Hierdoor wordt de houdbaarheid van het levensmiddel verlengd. Die houdbaarheid kan verder worden vergroot door andere belangrijke parameters correct toe te passen, zoals de temperatuur bij sterilisatie- of vriesprocessen.
Uit het voorgaande blijkt dat het in de voedingsmiddelen- en landbouwsector, en vooral tijdens de productie van complexere levensmiddelen, noodzakelijk is de pH-waarde te controleren. Dit kan gericht gebeuren op kritieke punten in het proces met draagbare pH meter-modellen, of met pH meter-modellen met elektroden voor continue metingen. Wanneer het proces dit vereist, maken dergelijke systemen een veel intensievere bewaking van de productie mogelijk.
De elektroden van een pH meter zijn doorgaans ontworpen voor metingen door directe onderdompeling in een waterige oplossing. Voor metingen in bepaalde vaste levensmiddelen, zoals fruit, kaas of vlees, zijn echter ook pH meter-modellen met speciale insteekelektroden of meselektroden verkrijgbaar. Deze kunnen rechtstreeks in het levensmiddel worden ingebracht om de pH-waarde ervan te meten.
Een juiste pH-waarde levert een wezenlijke bijdrage aan het leven in water. Voor veel waterorganismen is leven alleen mogelijk bij een pH-waarde tussen 5 en 9; voor sommige organismen geldt zelfs het smallere bereik van 6 tot 8. Dit geldt voor waterfauna en -flora en voor planten. Een pH meter wordt gebruikt om afvalwater continu te controleren, omdat een te hoge of te lage pH-waarde zeer schadelijke gevolgen kan hebben voor het milieu waarin het water wordt geloosd. Bovendien reageren verschillende organismen zeer gevoelig op veranderingen van de pH-waarde. Voordat afvalwater in rivieren of meren terechtkomt, moet het daarom op de juiste wijze worden behandeld.
Er mag niet worden vergeten dat bepaalde bacteriën en andere organismen een actieve rol spelen bij de zuivering van afvalwater. Voor rioolwaterzuiveringsinstallaties is het daarom zeer belangrijk om de pH-waarde van het afvalwater continu met ingebouwde pH meter-modellen te bewaken. Het doel van een zuiveringsinstallatie is het reinigen van afvalwater. Dit gebeurt met mechanische, biologische en chemische behandelingen. Bij het zuiveringsproces moeten deze drie typen behandeling achtereenvolgens worden toegepast. Alleen een pH-waarde die dicht bij de neutrale waarde van pH 7 ligt, maakt het mogelijk dat de micro-organismen goed functioneren en tijdens de microbiologische zuiveringsfase stikstofverbindingen en andere verontreinigingen efficiënt verwijderen.
Het meten van de pH-waarde van afvalwater met een pH meter is ook om een andere reden belangrijk. Een te hoge of te lage pH-waarde kan leidingen en technische installaties beschadigen. Controle van de pH-waarde met een pH meter beschermt ook beton en metaal tegen corrosie. Voor de industriële sector is het essentieel de pH-waarde van afvalwater te bewaken. Hierdoor kunnen kostbare reparaties op de langere termijn worden voorkomen.
Er zijn veel factoren die de pH-waarde van afvalwater beïnvloeden. In de particuliere sector moet onder meer rekening worden gehouden met het gebruik van schoonmaakproducten zoals wasmiddelen, wasverzachters en andere middelen. Veel van deze reinigingsproducten zijn alkalisch en hebben doorgaans een pH-waarde tussen 8 en 10, hoewel er ook zure reinigingsproducten bestaan. Afhankelijk van het type vervuiling wordt het ene of het andere product gebruikt.
Daarnaast is er de industriële sector met industriële lozingen. Veel industriële processen vereisen het gebruik van miljoenen liters water per jaar. In blekerijen en textielblekerijen ontstaat bijvoorbeeld voornamelijk vrij zuur afvalwater. Ook de metallurgische industrie loost zuur water. Dit alles toont aan dat afvalwater zelden een neutrale pH-waarde heeft. Daarom moet het afvalwater worden geneutraliseerd. Met een vaste of draagbare pH meter kan worden bepaald welke waterbehandeling het meest geschikt is.
Gebruikelijke pH-elektroden met een glasmembraan zijn meestal uitgevoerd als gecombineerde elektrode met een geïntegreerde referentie-elektrode. Bij een pH meter zijn de meetelektrode en de referentie-elektrode ondergebracht in een glazen staaf die in de te meten stof wordt ondergedompeld. Vaak bevindt zich in deze staaf ook een temperatuursensor voor automatische temperatuurcompensatie. pH meter-modellen met deze glaselektroden hebben een groot meetbereik, maar zijn gevoelig voor storingen. Vooral het glasmembraan en het diafragma van de referentie-elektrode moeten zorgvuldig worden behandeld en doorlaatbaar worden gehouden. Daarom worden deze pH-elektroden regelmatig gereinigd en in speciale bewaaroplossingen opgeslagen. pH meter-modellen met deze elektroden moeten met korte tussenpozen worden gekalibreerd en afgesteld. Wanneer niet langer voldoende nauwkeurigheid wordt bereikt, moet de elektrode worden vervangen. De aanduiding onderhoudsvrij betekent bij een dergelijke pH meter vaak alleen dat de elektrolytvloeistof in de referentie-elektrode niet hoeft te worden bijgevuld of vervangen.
Voor continue bewaking van de pH-waarde in processen kunnen pH meter-modellen met speciale elektroden worden gebruikt. Deze leveren nauwkeurige meetresultaten en hoeven niet of slechts zelden te worden onderhouden en gekalibreerd. Vooral bij langdurige processen waarbij al op kleine afwijkingen van de pH-waarde moet worden gereageerd, en bij processen waarin gedurende het verloop verschillende pH-waarden moeten worden bereikt en gehandhaafd, is het een groot voordeel wanneer de pH-elektrode niet tijdens het proces hoeft te worden verwijderd voor reiniging of kalibratie. Veel onderhoudsarme pH-elektroden kunnen met automatische procedures worden gereinigd die op het betreffende proces zijn afgestemd. Sommige kunnen ook automatisch worden gekalibreerd en afgesteld.
Voor continue metingen in industriële omgevingen, waarbij rechtstreeks in de procesvloeistof wordt gemeten, worden vaak pH meter-modellen met sondes gebruikt die niet alleen minder onderhoud vergen, maar ook mechanisch en chemisch bestendiger zijn dan gebruikelijke glaselektroden. Voorbeelden zijn pH-elektroden waarbij email in plaats van een glasmembraan als pH-gevoelige laag functioneert en pH-sondes die met ISFET-technologie meten. ISFET staat voor iongevoelige veldeffecttransistor. Bij ISFET-sensoren wordt de pH-waarde bepaald aan de hand van de veldeffecten die optreden wanneer ionen zich aan het sensoroppervlak hechten.
Een pH meter maakt het mogelijk om de zuurgraad van waterige oplossingen snel en betrouwbaar te controleren. Afhankelijk van de toepassing kan dit een digitale pH meter, pH tester of pH meetapparaat zijn. Voor de pH waarde meten in verschillende omgevingen kunt u kiezen voor een pH meter water, pH meter zwembad, pH meter aquarium, pH meter laboratorium of pH meter bodem. Voor betrouwbare en reproduceerbare resultaten is een pH meter met kalibratie aan te bevelen.
Voor ondersteuning bij het selecteren van de juiste pH meter kunt u contact opnemen met het support- en verkoopteam van PCE Instruments Benelux via support@pcebenelux.nl of telefonisch via +31 (0)53 737 01 92 . Ze zijn elke werkdag bereikbaar tussen 08.30 en 17.00.