Veelgestelde vragen over pH/ORP

pH wordt op zich niet beïnvloed door de stroomsnelheid, maar de meting van pH kan er wel door worden beïnvloed. Bij de meeste conventionele toepassingen (geen water van hoge zuiverheid) zal de stroomsnelheid weinig invloed hebben op een pH-meting. Kleine effecten kunnen optreden bij de referentie-elektrodediode (diafragma) en variaties veroorzaken in de orde van ± 0,1 pH voor stroomsnelheden langs de sensorpunt vanaf 0-2 m/sec. Het debiet is afhankelijk van de grootte van de leiding.

Druk kan enig effect hebben, omdat het direct van invloed is op de referentiediode, waarbij minutieuze hoeveelheden procesmateriaal in de diode terechtkomen. Bij een zeer lage of zeer hoge pH (<4 of >10 pH) zal het effect groter zijn, namelijk ± 0,2 pH voor grote drukveranderingen, afhankelijk van de toepassing.

De toepassing van hoge druk en hoge stroomsnelheden leidt tot enige inkrimping en uitzetting van elektrolytconcentraties, tot verdunning of verontreiniging van de elektrolyt in de diode en bekort de levensduur van een pH-sensor. Voor een maximale levensduur en maximale prestaties van de sensor moet de sensor in een zijstroom worden geplaatst met een gemiddelde stroomsnelheid en lozing bij atmosferische druk.

pH-metingen in zuiver water (samples <40 µS/cm) kunnen sterk door de stroomsnelheid worden beïnvloed. Probeer nooit de pH te meten met een sensor die rechtstreeks in een kunststof stroomkanaal of fitting is geplaatst, omdat de stroom water van hoge zuiverheid langs geïsoleerde oppervlakken een statische lading creëert die de pH-meting zeer gevoelig voor de stroomsnelheid maakt. De sensor moet in een geaard roestvrijstalen stroomkanaal worden geplaatst in een zijstroom met een lage stroomsnelheid, typisch 50-100 ml/min. en met lozing naar een open afvoer. Lage stroomsnelheden zijn ook nodig vanwege de referentiediodepotentialen die kunnen worden gegenereerd in zuiver water. Een referentie-elektrode met stromende diode, met navulbaar elektrolytreservoir wordt aanbevolen voor de grootste nauwkeurigheid. De Thornton pHure Sensor^TM, die een vooraf op druk gebrachte gelreferentie-elektrode gebruikt, levert soortgelijke prestaties.

Het kalibratie-interval dat nodig is voor pH is zeer afhankelijk van de toepassing. Hoe homogener de procesomstandigheden zijn (temperatuur, druk, samenstelling, wel of geen coating, enz.), des te stabieler zal een pH-sensor zijn en des te langer kan het kalibratie-interval zijn. De meeste pH-installaties worden tussen eenmaal per week en eenmaal per maand gekalibreerd, maar op grond van ervaring kunnen kortere of langere intervallen nodig zijn. Het is een goede praktijk om te beginnen met frequent kalibreren en dan geleidelijk over te gaan naar langere intervallen, voor zover de stabiliteit van de installatie en de nauwkeurigheidsvereisten dit toelaten.

Een wijziging in ORP-waarden voor een bepaald proces kan veroorzaakt worden door een aantal factoren. De elektrische stabiliteit van het instrument is zelden een probleem. ORP kan worden beïnvloed door een veranderende minerale samenstelling of veranderende pH door verschillende waterbronnen. ORP-referentie-elektroden zullen uiteindelijk na verloop van tijd drift vertonen en moeten worden vervangen. Zie voor meer informatie het Toepassingsbulletin over ORP.

Stabiele ORP vereist dat er een duidelijke oxiderende of reducerende conditie aanwezig is. In zuiver water vertoont ORP drift door te reageren op concentraties opgeloste zuurstof, sporen van verontreinigingen of de laatste oplossing waarin de sensor is ondergedompeld.

Thornton beveelt geen "kalibratie" van ORP-sensoren in oplossingen aan. De in absolute millivolts gemeten ORP (met een elektrisch gekalibreerd instrument) biedt een solide basis voor het vergelijken van meetwaarden. Standaardoplossingen voor ORP worden gewoonlijk gebruikt om de respons van een sensor te verifiëren, maar hun tolerantie onder industriële omstandigheden is te breed om voor kalibratie te worden gebruikt.

Standaardoplossingen worden beschreven in ASTM Practice D1498, met inbegrip van de vaakst gebruikte, namelijk pH-bufferoplossingen die verzadigd zijn met quinhydrone. Quinhydrone is een organische chemische stof die verkrijgbaar is bij leveranciers van laboratoriumbenodigdheden. Deze oplossingen moeten voor elk gebruik vers worden bereid vanwege luchtverontreiniging bij opslag. Er zijn enkele in de handel verkrijgbare oplossingen waarin ferri-/ferroverbindingen worden gebruikt die volgens de producent langer stabiel zouden blijven. Zie voor meer informatie het Toepassingsbulletin over ORP.

De pH- en ORP-meetelektrodegedeeltes (midden) van de sensoren bestaan uit respectievelijk glas en platina en kunnen een zeer lange levensduur hebben, zolang ze niet worden gebroken of beschadigd door chemicaliën. pH-elektroden van glas worden beschadigd door hete caustische oplossingen en reageren na enkele weken of maanden niet meer, afhankelijk van de omstandigheden boven 10 pH en/of boven 60 graden Celsius. Glazen pH-elektroden kunnen ook worden beschadigd en vernietigd door fluorzuur binnen enkele uren of dagen, afhankelijk van de fluorideconcentratie boven 5 ppm en een pH van minder dan 4.

Universele pH- en ORP-sensoren omvatten tevens een referentie-elektrode die een eindige hoeveelheid elektrolyt bevat. De elektrolytzouten moeten in constant elektrisch contact met het procesmonster staan via de referentiediode (die de meetelektrode omgeeft) om meting mogelijk te maken. Door dit contact wordt het geleidelijk opgelost en gaat het verloren in het monster, hoewel dit wordt vertraagd door een dik geleermiddel.

De levensduur van de referentie-elektrode is ten zeerste afhankelijk van de toepassing en varieert van enkele weken tot enkele jaren, afhankelijk van de temperatuur en de toepassing van druk waardoor de elektrolyt uitzet en inkrimpt en uit de sensor wordt "gepompt". In vuile monsters wordt de referentiediode ook beïnvloed door de coating en verontreinigingen.

De levensduur van de sensor bij routinematige, gemiddeld schone toepassingen bij omgevingstemperatuur en -druk is gewoonlijk 6 maanden tot 2 jaar, maar dit kan worden verminderd door een aantal factoren, waarvan de meest voorkomende hierboven zijn beschreven.

Als een pH- of ORP-sensor wordt bewaard bij normale kamertemperatuur met de originele opslagdop en oplossing op zijn plaats bij het einde van de elektrode, kan de sensor ruim een jaar worden bewaard zonder verslechtering van prestaties. Als de opslagoplossing opdroogt of weglekt door opslag bij hoge temperaturen, bevriezing of andere oorzaken, kan de levensduur aanzienlijk worden verkort.