Máy đo pH là một công cụ theo dõi hoạt động của ion hydro trong các dung dịch gốc nước. Xác định độ axit hoặc độ kiềm của nó được biểu thị bằng độ pH.
Nó đo độ pH trên thang điểm từ 0 đến 14. Tỷ lệ ion hydro (H+) so với ion hydroxyl (OH-) xác định giá trị pH của một chất. Nếu nồng độ [H+] vượt quá [OH-] thì chất đó có tính axit. Độ pH dưới 7. Chất trung tính nếu nồng độ [H+] và [OH-] bằng nhau. Giá trị pH là 7. Chất đó là bazơ nếu nồng độ [H+] nhỏ hơn [OH-]. Độ pH cao hơn 7.
Khái niệm về điện cực thủy tinh được giới thiệu lần đầu tiên vào năm 1909. Bởi nhà hóa học người Đức từng đoạt giải Nobel Fritz Haber (1868–1934), cùng với học trò của ông là Zygmunt Klemensiewicz (1886–1963). Đến năm 1934, nhà hóa học Mỹ Arnold Beckman đã phát triển máy đo pH điện tử hiện đại (1900–2004).
Nó còn được gọi là “máy đo pH điện thế”. Vì nó đo sự khác biệt về điện thế giữa điện cực pH và điện cực chuẩn.
Theo dõi độ pH là rất quan trọng trong các lĩnh vực như sản xuất thực phẩm cụ thể, môi trường nuôi cấy, dung dịch hóa chất, đất, kiểm soát chất lượng, v.v.. Đây chỉ là một số lĩnh vực cần theo dõi độ pH.
Độ pH là gì?
Một đơn vị đo lường độ axit hoặc độ kiềm của dung dịch sử dụng thang logarit với bảy là trung tính. Trong đó giá trị thấp hơn có tính axit hơn và giá trị cao hơn có tính kiềm hơn, được gọi là pH.
Độ pH bằng -log10 của nồng độ ion hydro (c), tính bằng mol trên lít (c).
pH = -log 10 [H+]
Trong đó, [H+] = nồng độ ion hydro của dung dịch, tính bằng mol trên lít.
Trong dung dịch nước, tích của nồng độ ion hydro và nồng độ ion hydroxyl là không đổi và độ pH bằng logarit âm của nồng độ ion hydro.
Nguyên lý hoạt động của máy đo pH
Nguyên lý hoạt động của máy đo pH dựa trên sự trao đổi ion từ dung dịch mẫu sang dung dịch bên trong (đệm pH 7) của điện cực thủy tinh thông qua màng thủy tinh. Máy đo pH có đầu dò pH để dẫn tín hiệu điện đến máy đo. Sau đó hiển thị giá trị pH của dung dịch. Đầu dò pH chứa hai điện cực, cụ thể là điện cực cảm biến và điện cực chuẩn. Một cái chứa đầy dung dịch đệm pH 7 và cái kia chứa dung dịch kali clorua bão hòa. Bầu điện cực cảm biến bao gồm một màng thủy tinh xốp được phủ muối kim loại và silica.
Khi đầu dò được ngâm trong dung dịch mẫu để đo độ pH. Các ion hydro tích tụ xung quanh bầu và thay thế các ion kim loại. Tương tự, một số ion kim loại chuyển từ điện cực thủy tinh (cảm biến) sang dung dịch mẫu. Do độ nhạy thấp với sự thay đổi pH hoặc hoàn toàn không nhạy cảm với sự thay đổi pH. Thế điện cực chuẩn cung cấp điện áp không đổi. Điều này tạo ra một số điện năng được thu bởi dây bạc. Máy đo pH chuyển đổi điện áp của dòng điện này thành giá trị pH bằng cách so sánh điện áp được tạo ra với điện cực chuẩn.
Tăng độ axit của dung dịch dẫn đến nồng độ ion hydro cao hơn, làm tăng điện áp. Phép đo pH trên máy giảm do điện áp tăng. Tương tự như cách tăng độ kiềm làm giảm các ion hydro, việc tăng nồng độ của các ion hydroxyl cũng làm giảm điện áp và tăng chỉ số pH trên máy.
Các bộ phận của máy đo pH
Máy đo pH bao gồm ba yếu tố cơ bản:
Máy đo đầu vào trở kháng cao
Đây là thành phần quan trọng chứa bộ vi xử lý xử lý điện áp điện cực cực nhỏ và hiển thị các phép đo theo đơn vị pH trên màn hình. Vi mạch đọc độ pH của dd, tính nhiệt độ đo và dịch gtri điện áp của bộ khuếch đại.
Điện cực kết hợp
Nó bao gồm hai điện cực, nơi diễn ra phép đo thực tế. Đây là thành phần đắt tiền, nhạy cảm và tiêu hao nhất của máy cần được xử lý cẩn thận. Điện cực chuẩn và điện cực đo hoặc điện cực cảm biến. Cả hai đều được ngâm trong cùng một dung dịch, tạo thành điện cực kết hợp. Điện cực chuẩn phải có điện áp ổn định xác định không phụ thuộc vào dung dịch được đo để tạo ra giá trị pH xác định.
Điện cực chuẩn: Điện cực chuẩn được tạo thành từ vật liệu chuẩn (chẳng hạn như thủy ngân, thủy ngân clorua và dung dịch kali clorua bão hòa) được ngâm trong chất điện phân cụ thể cần tương tác với dung dịch được đo thường xuyên nhất thông qua mối nối gốm xốp, có điện trở thấp do nồng độ ion cao và độ ổn định đầy đủ trong một phạm vi nhiệt độ rộng. Nó có một tiềm năng đã biết và không đổi.
Điện cực thủy tinh pH: Đó là một bóng đèn thủy tinh nhạy cảm với các ion hydro và khi nồng độ tương đối của các ion hydro bên trong và bên ngoài bóng đèn thay đổi, thì sản lượng millivolt cũng thay đổi. Nó còn được gọi là điện cực cảm biến hoặc điện cực chỉ thị.
Bộ khuếch đại
Còn được gọi là bộ khuếch đại điện áp, đóng vai trò quan trọng trong việc đo giá trị pH. Bộ khuếch đại sẽ tăng độ chính xác của kết quả đo pH giống như cách nhiệt kế tăng các phép tính liên quan đến nhiệt độ. Để đo chính xác lượng axit, bazơ và trung tính trong dung dịch. Thành phần này sẽ đảm bảo rằng số điện áp nằm trong khoảng pH từ 0–14.
Đầu dò nhiệt độ
Một số máy đo pH có thể đo nhiệt độ của dung dịch được lấy mẫu. Và kết hợp thông tin đó vào việc đọc máy đo (nhiệt độ của dung dịch ảnh hưởng trực tiếp đến pH). Tính năng này được gọi là “Tự động bù nhiệt độ (ATC)”.
Quy trình vận hành máy đo pH
- Để tất cả các mẫu có cùng nhiệt độ vì chỉ số pH phụ thuộc vào nhiệt độ. Nên bù nhiệt độ nếu các mẫu không ở 25 °C. Xác định nhiệt độ của các mẫu bằng nhiệt kế và nhập thủ công vào máy đo hoặc sử dụng đầu dò ATC để truyền nhiệt độ tự động.
- Mở các cốc chứa mẫu và chuẩn bị mẫu.
- Rửa sạch điện cực pH trong cốc chứa mẫu sau khi tráng trước bằng nước khử ion. Để tránh nhiễm bẩn mẫu, hãy rửa điện cực bằng nước khử ion trên cốc chứa chất thải. Không bao giờ được sử dụng cốc giống hệt nhau được sử dụng để đo mẫu để rửa điện cực.
- Điện cực phải đưa vào cốc đo mẫu đầu tiên với đầu điện cực và mối nối ngập trong mẫu. Sau đó, mẫu phải được khuấy vừa phải và đồng đều.
- Đặt đồng hồ để bắt đầu đọc.
- Ghi lại độ pH và nhiệt độ của mẫu. Sau đó đợi ít nhất 1 đến 2 phút để giá trị đọc ổn định trong mẫu.
- Nếu cần thêm mẫu, hãy lặp lại các bước từ 3 đến 6. Để có các phép đo mẫu chính xác nhất, hãy nhúng điện cực vào từng mẫu ở cùng độ sâu. Sau khi đo mẫu, làm sạch điện cực bằng nước khử ion và cho vào dd bảo quản điện cực.
Các loại máy đo pH
Dựa trên tính di động
Bút thử pH: Bút thử là máy đo pH di động, rẻ tiền có kích thước bằng một cuốn sổ bỏ túi. Hình thức nhỏ gọn khiến chúng cực kỳ đơn giản để vận chuyển và sử dụng khi đi trên đường. Chúng được thiết kế với máy đo pH, màn hình hiển thị và điện cực. Máy thử bút có nhiều công dụng trong ngành xây dựng, thủy canh, sản xuất thực phẩm và chăm sóc hồ bơi hoặc spa.
Máy đo cầm tay: Máy đo cầm tay thường có cấu tạo chắc chắn hơn và hình dáng to hơn một chút so với bút thử. Với thiết kế này, điện cực được cấu tạo độc lập với máy đo. Tùy thuộc vào nhu cầu đo pH của bạn, máy đo cầm tay thường có các điện cực mà bạn có thể tắt. Ví dụ, đối với các sản phẩm từ trung bình đến cứng, các điện cực có đầu nhọn được sử dụng. Máy đo cầm tay được thiết kế để sử dụng tại hiện trường. Cán bộ môi trường sử dụng chúng trong nghiên cứu thực địa, nuôi trồng thủy sản, nông nghiệp và xử lý nước.
Máy đo pH để bàn: Loại lớn nhất trong ba loại máy đo pH là máy đo để bàn. Chúng có thể được đặt trên tường hoặc bàn làm việc. Chúng thường là máy đo chính xác nhất hiện có, khiến chúng trở nên lý tưởng để sử dụng trong phòng thí nghiệm và môi trường chuyên nghiệp. Máy đo pH để bàn thường được sử dụng trong các phòng thí nghiệm. Để giám sát môi trường, cơ sở xét nghiệm nước và cơ sở chế biến thực phẩm.
Dựa trên cách sử dụng
Máy đo pH phòng thí nghiệm: Nó có phạm vi đo lớn, độ chính xác cao và linh hoạt.
Máy đo pH công nghiệp: Chất lượng đặc biệt của nó, kết hợp đầu ra tương tự, trí thông minh kỹ thuật số, chức năng điều khiển và báo động ranh giới trên và dưới, bao gồm độ ổn định đặc biệt, công việc ổn định, mức độ hiệu quả đo lường cao, tính linh hoạt của môi trường và khả năng chống nhiễu khả năng.
Dựa trên việc đọc
Máy đo pH analog: Một con trỏ sẽ hiển thị mức độ pH trên máy đo tương tự. Kim sẽ di chuyển về phía một số biểu thị mức độ pH sau khi điện cực đo được đưa vào mẫu. Khi sử dụng máy đo analog, người ta phải cẩn thận để có được kết quả chính xác. Con trỏ nhỏ là lý do cho việc này.
Máy đo pH digital: Sự phát triển của máy đo pH analog đã dẫn đến việc tạo ra máy đo pH kỹ thuật số. Con số được in trên thiết bị đo của máy đo pH kỹ thuật số là manh mối về mức độ pH đang được đo. Điều này làm cho nó đơn giản hơn để có được kết quả chính xác liên quan đến các mẫu. Tuy nhiên, các hoạt động cơ bản của máy đo pH analog và kỹ thuật số vẫn giống nhau.
Ứng dụng
Máy đo pH rất cần thiết để đánh giá đất trong lĩnh vực nông nghiệp. Cần có máy đo pH vì các loại cây trồng chính cần khí hậu kiềm. Ngoài ra, chúng được sử dụng để đo độ pH của đất, điều này sẽ giúp tối đa hóa lợi nhuận và sản lượng từ đất.
Theo dõi độ pH là điều cần thiết trong các cơ sở xử lý nước và máy lọc nước RO.
Các ngành công nghiệp hóa chất sử dụng máy đo pH để trung hòa nước thải từ các ngành công nghiệp thép, bột giấy, giấy, dược phẩm, công nghệ sinh học và hóa dầu.
Máy đo pH xác định giá trị pH của các hợp chất hóa học và sản phẩm thực phẩm để đảm bảo chất lượng và an toàn của chúng.
Ngành công nghiệp thực phẩm đặc biệt sử dụng máy đo pH trong các sản phẩm sữa.
Để xác định loại điều kiện sinh học bằng cách đo độ pH của chất lỏng sinh học như máu, nước tiểu, axit dạ dày, v.v. Làm việc trong ngành sản xuất chất tẩy rửa.
Ưu và nhược điểm
Ưu điểm của máy đo pH
- Phù hợp để ghi và kiểm soát tự động liên tục các quy trình công nghiệp và thương mại
- Cho phép các phép đo nhanh và có thể lặp lại
- Đơn giản để kiểm soát và vận hành.
- Được sử dụng cho cả dung dịch oxy hóa và khử
- Không ảnh hưởng đến các giải pháp được kiểm tra.
- Thích hợp để sử dụng trong các dung dịch keo, đục và đầy màu sắc.
- Thiết bị này cho giá trị pH chính xác và chính xác nhất.
- Máy đo pH có thể xách tay nên có thể dễ dàng sử dụng ở mọi nơi.
Nhược điểm
- Máy đo pH nên được làm sạch thường xuyên để tránh nhiễm bẩn mẫu. Khi tiếp xúc với hóa chất ăn mòn, đầu thủy tinh của đầu dò được sử dụng trong máy đo pH có thể dễ dàng bị vỡ hoặc hư hỏng.
- Các yếu tố bên ngoài như nhiệt độ ảnh hưởng đến kết quả đọc đầu ra của máy đo. Do đó, máy đo pH phải được hiệu chuẩn trước khi sử dụng để thu được kết quả chính xác trừ khi kết quả của chúng tôi có thể bị sai lệch.
- Tiền gửi trên màng điện cực có thể ảnh hưởng đến các quá trình.
- Cần có dung dịch đệm đặc biệt để hiệu chuẩn máy đo.
Lưu ý khi sử dụng
- Điện cực pH rất nhạy cảm và dễ vỡ, vì vậy không nên sử dụng chúng như đũa thủy tinh để khuấy dung dịch trong khi đo pH.
- Máy đo pH nên được hiệu chuẩn hàng ngày trước khi sử dụng với sự trợ giúp của dung dịch đệm tiêu chuẩn.
- Chỉ số pH nhạy cảm với nhiệt độ, vì vậy máy đo pH không nên tiếp xúc với ánh sáng mặt trời.
- Tất cả các ống nghiệm và dụng cụ thủy tinh được sử dụng trong phép đo phải được làm sạch bằng nước cất trước khi sử dụng.
- Đối với mỗi mẫu mới, sử dụng ống nhỏ giọt hoặc que thủy tinh hoàn toàn mới hoặc rửa kỹ ống nhỏ giọt hoặc que trong nước giữa các lần sử dụng.
- Tất cả các giải pháp được sử dụng trong phép đo phải được chuẩn bị mới.
Địa điểm mua Máy đo pH uy tín, chất lượng
Từ bài viết của chúng tôi, bạn có thể thấy được tầm quan trọng cùng những lợi ích tuyệt vời một chiếc Máy đo pH có thể mang lại.
Công ty Cổ phần thương mại Thùy Anh chuyên nhập khẩu và phân phối các sản phẩm thiết bị phòng thí nghiệm từ các hãng nổi tiếng trên thế giới. Tại Thùy Anh, quý khách hàng có thể tìm thấy nhiều loại Máy đo pH với đa dạng mẫu mã, kích thước, công suất và công năng.
Một số dòng sản phẩm Máy đo pH được cung cấp bởi Thiết bị Thùy Anh:
Công Ty CP Đầu tư phát triển TM & DV Thùy Anh
ĐT / Zalo: 0339229221
Email: thietbithuyanh@gmail.com
Đ/c: N02F, Khu đô thị Mễ Trì Thượng, P. Mễ Trì, Q. Nam Từ Liêm, Hà Nội
Website: https://thietbiyduoc.vn/ – https://thuyanhlab.com/
