Domande frequenti su pH/ORP

Il pH di per sé non viene influenzato dalla portata, ma può esserlo la misura del pH. Nelle sue applicazioni più tradizionali (escluse quelle con acqua a purezza elevata) l'influenza della portata sulla misura di pH è piuttosto ridotta. Possono verificarsi leggeri effetti sulla giunzione dell'elettrodo di riferimento (diaframma), capaci di provocare variazioni nell'ordine di ± 0,1 pH per velocità di flusso oltre il puntale del sensore da 0-2 m/sec. La portata volumetrica dipende dalla dimensione della tubazione.

La pressione può causare alcuni effetti poiché influisce direttamente sulla giunzione di riferimento, forzando tracce del materiale di processo nel diaframma. Con un pH molto basso o molto alto (pH <4 o >10) ciò avrà conseguenze maggiori, che potrebbero essere nell'ordine di ± 0,2 pH per significative variazioni di pressione, a seconda dell'applicazione.

Cicli a pressioni e portate elevate causano una leggera compressione ed espansione del contenuto di elettrolita e la diluizione o contaminazione dell'elettrolita nel diaframma accorciando così la durata del sensore di pH. Le prestazioni e la durata massima del sensore vengono ottenute posizionando il sensore in un flusso laterale con portata moderata e deflusso a pressione atmosferica.

Le misure di pH in acqua pura (campioni <40 µS/cm) possono essere fortemente influenzate dalla portata. La misurazione non deve essere mai tentata con un sensore montato direttamente su camera di flusso o raccordo in plastica, poiché il flusso di acqua a purezza elevata su superfici isolanti genera una carica elettrostatica che rende la lettura del pH particolarmente sensibile alla portata. Il sensore deve essere posizionato in una camera di flusso in acciaio inossidabile messa a terra, su un flusso laterale a bassa portata, generalmente 50-100 ml/min, e con scarico aperto. Le portate basse sono inoltre necessarie per i potenziali di giunzione di riferimento che possono essere generati in acque pure. Per la massima accuratezza si consiglia una giunzione di flusso con elettrodo di riferimento con serbatoio di elettrolita ricaricabile. Il sensore Thornton pHure^TM, che utilizza elettrodi di riferimento pre-pressurizzati con sistema in gel fornisce prestazioni molto simili.

L'intervallo di taratura necessario per il pH è fortemente dipendente dall'applicazione. Più le condizioni di processo sono uniformi (temperatura, pressione, composizione, libertà da rivestimento, ecc.), più il sensore di pH sarà stabile e più lungo potrà essere l'intervallo di taratura. La maggior parte delle installazioni di pH viene tarata da una volta alla settimana a una volta al mese, ma sono possibili intervalli più corti o lunghi in base all'esperienza. È buona pratica iniziare tarando spesso per poi passare gradualmente a intervalli più lunghi, in base alla stabilità dell'installazione e ai requisiti di accuratezza.

Una variazione dei valori di ORP per un dato processo può essere dovuta a diversi fattori. La stabilità elettrica dello strumento è raramente un problema. L'ORP può essere influenzato dalla variazione della composizione minerale o del pH dovuta a sorgenti d'acqua alternative. Con il tempo, gli elettrodi di riferimento ORP subiscono una leggera deriva e infine devono essere sostituiti. Per ulteriori informazioni consultare il bollettino applicazioni sull'ORP.

Un ORP stabile richiede una condizione definita di ossidanti o una condizione ridotta. In acqua pura, l'ORP subisce una deriva in risposta a livelli di ossigeno disciolto, tracce di contaminanti o all'ultima soluzione in cui il sensore è stato immerso.

Thornton sconsiglia la "taratura" di sensori ORP in soluzioni. L'ORP misurato in millivolt assoluti (da un strumento tarato elettricamente) fornisce una base stabile per il confronto tra le letture. Gli standard ORP sono generalmente utilizzati per verificare la risposta di un sensore, ma la loro tolleranza in ambienti industriali è troppo ampia per essere utilizzata per la taratura.

Gli standard sono descritti nella pratica ASTM D1498, tra cui figurano quelli più comunemente usati ovvero le soluzioni tampone pH sature con chinidrone. Il chinidrone è un prodotto chimico organico disponibile presso i rifornitori di laboratori. Questa soluzione deve essere preparata ad ogni uso a causa dell'ossidazione dell'aria durante lo stoccaggio. Esistono alcune soluzioni in commercio che utilizzano composti ferrici/ferrosi che vengono considerati stabili per periodi più lunghi. Per ulteriori informazioni consultare il bollettino applicazioni sull'ORP.

La parte (centrale) dei sensori che misura gli elettrodi di pH e ORP è rispettivamente in vetro e platino e può avere una durata molto lunga perché non possono rompersi o essere attaccati chimicamente. I sensori di pH in vetro vengono attaccati da soluzioni caustiche calde e perdono reattività in settimane o mesi, a seconda della durezza delle condizioni sopra un pH di 10 e/o sotto i 60 °C. I sensori di pH vetro possono inoltre essere attaccati e distrutti dall'acido fluoridrico in ore o giorni a seconda della concentrazione di floruro sopra i 5 ppm e con pH inferiore a 4.

I sensori di pH e ORP a scopi generici comprendono anche un elettrodo di riferimento con una quantità finita di elettrolita. I sali dell'elettrolita devono mantenere un costante contatto elettrico con il campione di processo attraverso la giunzione di riferimento (intorno all'elettrodo di misurazione) per consentire la misurazione. A causa di tale contatto, si possono verificare la dissoluzione graduale e la perdita nel campione, benché questa possa essere ritardata da uno spesso agente gelificante.

La durata dell'elettrodo di riferimento varia molto in base all'applicazione, da settimane ad anni a seconda dei cicli di temperatura e pressione che dilatano e contraggono l'elettrolita, tendendo a "pomparlo" fuori dal sensore. Con campioni sporchi la giunzione di riferimento è inoltre soggetta a patinatura e contaminazione.

La durata del sensore in attività ordinarie, applicazioni moderatamente pulite a temperatura e pressione ambiente, va in genere da 6 mesi a 2 anni, ma può essere ridotta da diversi fattori, i più comuni dei quali sono descritti in precedenza.

Se un sensore di pH o ORP è conservato a una normale temperatura ambiente con il suo cappuccio per la conservazione originale e la soluzione al suo posto, sull'estremità dell'elettrodo, può durare oltre un anno senza degrado delle prestazioni. Se la soluzione di conservazione si asciuga o subisce perdite dovute a temperature di conservazione elevate, a congelamento o ad altre cause, la durata può ridursi notevolmente.