Калибровка pH-метра: прибор для измерения кислотности почвы и воды

pH-метр — прибор для определения кислотности среды

pH-метр предназначен для быстрого определения кислотности (уровня pH) измеритель кислотности
или, говоря научным языком, для измерения активности ионов водорода в различных средах. Исследуемой средой может быть техническая вода, питьевая вода, для аквариумов; растворы кислот, солей и щелочей, в том числе концентрированные; почва; Еда; биологические среды и даже жидкости человеческого тела.

Принцип действия рН-метра

pH-метр измеряет значение pH. Значение pH 7 указывает на нейтральную среду (например, дистиллированную воду) с одинаковым количеством ионов H + и OH-. Если значение pH выше 7, среда щелочная, если ниже 7 — кислая.
измеритель кислотности
Химики давно научились определять кислотность растворов с помощью качественных реакций по цвету индикаторов, например, фенолфталеина, но производство часто требует точной количественной характеристики состояния окружающей среды с возможностью его постоянного контроля и коррекции. Для этих целей были созданы pH-метры.

pH-метры — это устройства, которые измеряют разность потенциалов — электродвижущую силу (ЭДС) в электрохимической системе, состоящей из двух электродов и среды между ними. ЭДС пропорциональна значению pH, а само устройство представляет собой адаптированный к конкретной задаче вольтметр, шкала которого градуируется не в вольтах, а в значениях pH.
pH-метры, как правило, состоят из двух электродов: стеклянного с очень высоким сопротивлением и дополнительного хлорсеребряного. Основное требование к схеме любого pH-метра — высокое внутреннее сопротивление (не менее 1011 Ом) зондового электрода.

Поскольку ЭДС зависит от температуры, температурная компенсация данных для температур, отличных от стандартной + 25 ° C, обязательно включена в каждый pH-метр. Однако, если требуется высокая точность, рекомендуется проводить измерения именно при этой температуре. Часто pH-метры сочетаются со встроенным термометром и одновременно показывают температуру окружающей среды. Устройство калибруется для конкретной пары электродов с использованием буферных растворов с известным значением pH.

Виды рН-метров

Современные pH-метры работают на базе электронного микропроцессора, измеритель кислотности
который выполняет температурную компенсацию данных, а также решает многие другие задачи в зависимости от встроенной функциональности устройства. PH-метры доступны в различных классах точности и областях применения: от простейшего карманного бытового оборудования до лабораторного, портативного промышленного и профессионального стационарного оборудования.

Некоторые модели способны измерять не только уровень кислотности окружающей среды и ее температуру, но и концентрацию различных ионов (H +, Na +, Ca2 +, I-, Cl-, F-…), кислорода, нитратов. У них есть возможность дальнейшей калибровки, самодиагностики, вывода данных в удобных единицах измерения, памяти результатов и взаимодействия с компьютером или устройствами обратной связи для корректировки параметров окружающей среды.
измеритель кислотности
pH-метры широко используются в водоподготовке, микробиологии, фармацевтике, агрохимии, почвоведении и гидропонике, лабораторных исследованиях (включая полевые исследования), химической и пищевой промышленности, аквариумистике и медицине.

 

 

В магазине химической лабораторной посуды и приборов «PrimeChemicalsGroup» продаются лабораторные фметры, в том числе ханнафметры и другие приборы аналогичного класса. Купить фметр в Москве можно с доставкой, а цена вас приятно удивит.

Назначение

Основное назначение pH-метра — наиболее точное определение количества ионов водорода в различных средах. Измерение можно проводить в почвах, жидкостях, газах, кислотах, продуктах питания. Необходимы измерения для определения кислотности и других возможных вредных для здоровья примесей. Кроме того, исследования проводятся в контексте освоения новых посевных и пастбищных угодий, при организации новых рекреационных участков, в местах разведения животных и рыб и там, где это требуется стандартом. Специальные пробы отбираются в зонах экологических и техногенных катастроф.

Устройство

Этот прибор по своей сути является сложным измерительным прибором. Состоит из:

  1. Трубка из боросиликатного стекла, которая является основным электродом. Стекло отлично проводит электричество, не претерпевает изменений при воздействии вредных химических соединений.
  2. Хлорсеребряный электрод для более точного сравнения показаний. Электрод является катализатором химической реакции при воздействии электрического тока.
  3. Блок управления и расчета показаний. Небольшой компьютер со встроенной таблицей справочных значений, в зависимости от модели, с функцией сохранения прошлых результатов.

Измеритель кислотности

Существует 2 основных типа этих устройств: одноэлектродные устройства и двухэлектродные устройства. Кроме того, pH-метры делятся на:

  1. Лаборатория с самой точной системой измерения. На данный момент это самые продвинутые устройства. Он позволяет рассчитывать и определять кислотность на молекулярном уровне в чрезвычайно сложной среде.
  2. Промышленный. По точности они практически не уступают лабораторным. Их используют для определения вредных примесей в пищевых продуктах, в химических составах бытового назначения, на опасных предприятиях, с высоким уровнем выбросов химических веществ в атмосферу.
  3. Одомашненный. Их параметры измерения сильно занижены из-за их использования в менее агрессивных средах. Приборы используются для измерения образцов почвы на объектах, исследования питьевой воды и продуктов питания, проверки вредности строительных материалов.

В дополнение к бытовым приборам учета для сравнения включен эталонный раствор. Этот раствор состоит из воды с разной концентрацией ионов водорода, щелочи или кислоты. Существуют решения следующих типов:

  • 1.65.
  • 3,56,
  • 4.01,
  • 6,68,
  • 9.18,
  • 12,43.

Эти решения помогут вам сравнить показания почвы, воды или другой среды. Они также помогут вам откалибровать устройство для получения наиболее точных показаний. В зависимости от концентрации такие растворы можно смешивать друг с другом. Инструкции по смешиванию и получению требуемых концентраций часто включаются в руководство пользователя.

Схема и принцип действия

Действие pH-метра основано на измерении величины ЭДС электродной системы, показатели которой пропорциональны активности ионов водорода в растворе — pH (его водородный показатель). Схема измерения — это, по сути, не что иное, как снятие и использование показаний вольтметра, преобразованных в другие эквивалентные показания, в данном случае выраженные в единицах pH, а не в вольтах.

Схема проста: pH-метр обычно состоит из операционных усилителей с инверсией конфигурации, которые обеспечивают напряжение в цепи примерно 17 вольт. Входное сопротивление прибора должно быть очень высоким — примерно от 20 до 1000 МОм, что связано с высоким сопротивлением зонда — стеклянного электрода, который является самым ответственным и важным элементом всех pH-метров. Преобразователь с инвертирующим усилителем преобразует низкое напряжение зонда (0,059 вольт / pH), пропорциональное единицам pH, которые затем преобразуются обратно в напряжение, необходимое для активации вольтметра, который отображает показания на шкале pH. Эти методические и схемотехнические приемы позволяют измерять ЭДС с высокой точностью, независимо от влияния внешних электростатических и электромагнитных помех, при любом, даже очень малом, значении удельной электропроводности (УЭП) среды, вплоть до теоретически чистой воды. Для управления и регулировки режимов pH-метра используется пульт дистанционного управления, подключенный к электронному преобразователю.

  • При нейтральном pH (pH = 7) напряжение на выходе датчика равно 0 вольт. 0 * 17 + 7 = 7.
  • При базовом pH выходное напряжение датчика находится в диапазоне от 0 до 0,41 В (7 * 0,059 = 0,41). Например, pH 10 (на 3 единицы выше нейтрального), 3 * 0,059 = 0,18 вольт), выход усилителя 0,18 * 17 + 7 = 10.
  • При кислом pH выходное напряжение датчика находится в диапазоне от -0,41 В до -0. Так, например, pH 4 (на 3 единицы ниже нейтрали), -3 * 0,059 = -0,18 вольт, выход усилителя — -0,18 * 17 + 7 = 4.

Во время калибровки выполняются две основные настройки: настройка усиления и смещения инвертирующего усилителя.

Требования к электроду

В конце 1940-х — начале 1950-х годов оборонный заказ стимулировал интенсивные исследования в области измерительного оборудования этого типа. Это было связано, в том числе, с тем, что особая роль в управлении реакциями в различных химических процессах отводится устройствам, точность показаний которых напрямую зависит от правильности всей технологической цепочки; в наибольшей степени, конечно, на опасных производствах при снятии показаний состояния окружающей среды это представляет риск для здоровья или вообще технически невозможно (агрессивная среда, высокие температуры и давления, процессы, требующие изоляции и т д.).

Таким образом, в ядерном синтезе и образовании плутония для оружия количественное понимание структуры и свойств материалов, влияющих на функции и обратимость стеклянных электродов, которые они делают — как уже отмечалось, наиболее важными элементами этого измерительного оборудования — имеет первостепенное значение.

В 1951 г физик-химик М. М. Шульц был первым, кто строго и экспериментально продемонстрировал термодинамическую функцию натрия различных стекол в различных диапазонах pH, что было одной из ключевых гипотез теории ионного обмена стеклянного электрода Б. П. Николя. Это стало решающим шагом на пути к промышленной технологии реальных устройств — появлению ионометрии со стеклом, позже — с мембранными электродами, что позволило организовать их массовое производство и сделать их доступными для использования в любых лабораториях и производственных условиях. Производство первых образцов этой категории аналитического оборудования было налажено при участии Тбилисского СКБ «Аналитприбор» в лице его сотрудников В.А. Долидзе, Г.А. Симоняна и др., московских исследователей В.П. Юхновского, А.С. Беневольского и др., мченых. Харькова В.В. Александрова, Н.А. Измайлова — на Гомельском заводе средств измерений в 1959 г .; с этого момента до 1967 года производство стеклянных электродов и вспомогательного оборудования для промышленного и лабораторного использования увеличилось с 1,5 тысяч до почти 2 миллионов штук. Количество электродного стекла всех типов, сваренных на заводе за тот же период, увеличилось с 1 000 кг до более 200 000 кг.

Развитие и расширение производства электродного стекла сделало это аналитическое оборудование доступным.

Области и методы применения

Устройство может быть использовано во многих отраслях, где необходимо контролировать окружающую среду, универсальным показателем состояния и его соответствия требуемым является pH: в высокотехнологичном производстве всех видов топлива, в фармакологической сфере, косметическая промышленность, лакокрасочная, пищевая и многое другое; PH-метры широко используются в исследовательской практике химиков, микробиологов и почвоведов, анрохимиков, в стационарных и мобильных лабораториях, в том числе полевых, а также в клинической диагностике (для контроля физиологических норм и диагностики), в правовой медицине.

В последнее время pH-метры также широко используются в аквариумах для контроля качества воды в домашних условиях, в сельском хозяйстве (особенно в гидропонике).

Медицинский pH-метр, используемый для измерения кислотности непосредственно в полых органах человека, называется ацидогастрометром .

Хранение

Электроды pH-метра очень чувствительны. Неправильное хранение может привести к порче материала, из которого они сделаны. Часто бывает, что поверхность пересыхает и может потрескаться. В появившихся трещинах может накапливаться окисление от предыдущих измерений.

Лучше всего хранить pH-метр в простой дистиллированной воде. Возможно хранение прибора в воде с долей кислотности не более 4. Для правильного хранения приборы снабжены специальной колбой. В него необходимо налить дистиллированную воду.

Если электроды устройства со временем высыхают, им необходимо будет откалибровать устройство при каждом последующем измерении.

Настройка

Это сложное устройство, которое используется для измерения нейтральных, агрессивных и вредных сред. Точность его показаний необходимо постоянно контролировать и сверять с эталонным раствором. Если есть разница в измерениях, прибор необходимо откалибровать. Также необходима калибровка:

  1. Согласно инструкции, в начале каждого месяца и не реже 2 раз.
  2. После замены электродов.
  3. Если работа выполнялась в опасной среде.
  4. После длительного бездействия устройства.

Перед настройкой инструмента необходимо создать стандартное решение. В его основе раствор фиссанала в литре дистиллированной воды. Решение реализовано с соблюдением следующих правил:

  1. Дистиллированную воду необходимо налить в стеклянный сосуд. Около 800 миллилитров.
  2. В емкость помещается стеклянная бутылка.
  3. Ампулу с фиксатором необходимо вскрыть и вылить состав на стенку воронки.
  4. Медленно смойте фиксаналь с поверхности стены 200 миллиграммами дистиллированной воды.
  5. Уровень необходимо довести до 1 литра. Раствор будет готов к употреблению через час после приготовления.

При приготовлении раствора очень важно использовать стаканы и воронку. Металл и пластик не подойдут, так как могут добавить в раствор фракцию своего состава. После приготовления и настаивания этот состав должен иметь фракцию кислотности, равную pH 6,86.

Одноточечное устройство

Калибровка одноточечного устройства выполняется следующим образом:

  1. Входящий в комплект pH-метр опускается в емкость с полученным раствором.
  2. Далее необходимо зарегистрировать полученные данные.
  3. С помощью регулировочного винта прибор настраивается на значение pH 6,86.

Откалибруйте pH-метр

Регулировки производятся очень медленно, без резких поворотов. Если после калибровки прибор не будет использоваться, его следует промыть и поместить в колбу с водой для хранения.

Двухточечное устройство

Правила установки двухточечного pH-метра во многом аналогичны описанным выше. Единственное отличие — регулировка двух электродов. После того, как инструмент помещен в сосуд с раствором, каждый электрод индивидуально регулируется до 6,86 pH с помощью регулировочных винтов.

Одно- и двухточечный pH-метр

Правила использования

После калибровки прибора его можно использовать для сбора образцов. Согласно инструкции, перед использованием устройства необходимо:

  1. Включите устройство и дайте ему откалибровать свою работу. В зависимости от модели устройства это займет от 5 до 30 минут.Включите и откалибруйте pH-метр
  2. Осмотрите электроды. При необходимости промойте электроды проточной водой и вытрите их бумажным полотенцем. После очистки устройство не должно касаться каких-либо поверхностей.Очистить электроды pH-метр
  3. Приготовьте стандартные растворы. Составы с уровнем кислотности 7, 4, 9, 21 приняты за стандарты.
  4. Проверьте работу устройства в любом из решений.
  5. После проверки снова промойте электроды.

Многие начинающие химики задаются вопросом, зачем такие препараты для измерений. Это руководство необходимо для наиболее точных измерений кислотности.

Технические характеристики рН-метров – на что обращать внимание при выборе устройства

Выбор устройства зависит от целей, для которых он будет использоваться, и характеристик устройства. Мы объявим о вариантах, на которые следует обратить внимание при покупке pH-метров.

Электроды

Основой любого pH-метра являются два электрода, с помощью которых снимаются показания и рассчитывается уровень кислотности. Современные типы pH-метров оснащены универсальными цифровыми электродами, имеющими вид стеклянного шара. Он имеет хорошую точность считывания, но не подходит для использования в условиях грязного поля. Для таких целей больше подходят электроды с каломельным или тефлоновым покрытием.

Термометр и функция автоматической цифровой коррекции температуры (АТК)

Любое современное устройство обязательно должно быть оборудовано такой системой. Дело в том, что температура влияет на активность ионов в растворе и поэтому все данные должны автоматически корректироваться до значений при 25 градусах Цельсия.

Ранее для получения наиболее точных результатов растворы нагревали до заданной температуры. Сегодня эта коррекция осуществляется микропроцессорами. Наличие АТК — очень важная особенность pH-метра.

Водонепроницаемость

Поскольку эти устройства постоянно контактируют с агрессивными жидкостями, нельзя допускать, чтобы они проникли внутрь и повредили хрупкие электронные компоненты. Поэтому покупайте водонепроницаемые модели.

Функция регистрации данных

Если вам нужно часто записывать разные значения, стоит приобрести pH-метр с этой опцией. Необязательно вести много записей, достаточно нажать кнопку, и прибор запомнит результаты для их последующего экспорта.

Калибровка

Отдельно хочется отметить такой момент, как калибровка устройства. Частота его выполнения зависит от того, какой рН-метр покупается:

  • Если вы используете его для бытовых нужд, вам просто нужно время от времени подправлять. Обычно в таких вопросах не требуется большой точности.
  • Если вы работаете в лаборатории, где важна точность показаний, калибровку следует выполнять после каждой серии измерений.

Поэтому желательно приобретать инструменты, которые легко калибровать.

Фотография pH-метра HI2210-02

HI2210-02 микропроцессорный измеритель pH / C с автоматической калибровкой и автоматической температурной компенсацией

Мы проанализировали, что измеряет pH-метр, какие устройства доступны и на что обращать внимание при выборе устройства. Если у вас возникнут вопросы, звоните нашим консультантам. Они выслушают ваши вопросы и помогут выбрать подходящее лабораторное оборудование

Что такое Ph прибор для почвы

Самым удобным инструментом для измерения кислотности почвы считается электронный прибор — pH-метр. Он состоит из двух электродов, которые, погруженные в землю, определяют степень активности ионов водорода. В отличие от тестеров лакмусовой бумаги, такие анализаторы многоразовые и обладают высокой точностью. Результат отображается на экране в цифровом виде, поэтому ошибки минимальны.

Как пользоваться

Сначала откалибруйте прибор с помощью растворов, входящих в комплект.

Также перед проведением замеров сделайте углубление в земле и налейте в него воду. Щуп необходимо погрузить в этот раствор. Подождите не менее одной минуты после погружения. Система отобразит pH почвы на экране или табло. Важно проводить анализ на разных сайтах, чтобы получить наиболее верные показатели.

Преимущества и удобство измерителей pH почвы:

  • Они компактны и удобны в использовании;
  • Универсальность: используется как фермерами в сельском хозяйстве, так и владельцами огородов, комнатных растений;
  • Высокая точность — до 0,01;
  • Портативный, можно положить в карман или сумочку. Они работают от батареи и потребляют мало энергии при использовании.

Способы измерения

Методы измерения кислотности почвы: популярные модели счетчиков

Есть несколько вариантов:

  • Лакмусовая бумага.
  • Электронные анализаторы.
  • Народные средства.
  • Растения, реагирующие на изменение состава почвы.
  • Отправка образца почвы в исследовательскую лабораторию.

Лакмусовая бумага

Методы измерения кислотности почвы: популярные модели счетчиков
Тест-полоски считаются одним из самых точных методов анализа почвы!

Основные преимущества лакмусовой бумаги — доступность, невысокая стоимость и простота использования.

Чтобы проверить почву с помощью лакмусовой бумаги, нужно выполнить несколько шагов:

  1. залить чистой водой 3-4 горсти земли и перемешать до однородной массы.
  2. Через 15 минут вещество необходимо снова перемешать.
  3. Дождитесь образования слоя жидкости в верхних слоях.
  4. Нанесите на жидкость лакмусовую бумагу.

К индикаторным полоскам прилагается инструкция по применению, в которой определяется цвет, который бумага приобретает после контакта с землей.

Для большинства полос расшифровка цветов следующая:

  • Красный цвет — высокий уровень кислотности (pH> 5,0).
  • Оранжевый цвет — умеренный уровень кислотности (pH ~ 5,0).
  • Желтый цвет — низкий уровень кислотности (pH <5,0).
  • Зеленый — нейтральная земля.
  • Ярко-зеленый цвет — щелочная почва с кислым pH (7,1 — 8,5).

У разных производителей своя кислотность, но все они основаны на красно-желто-зеленом спектре.

Электронные анализаторы

Методы измерения кислотности почвы: популярные модели счетчиков
Измерители кислотности для домашнего использования — это упрощенные версии лабораторных приборов.

Благодаря созданию таких узкоспециализированных устройств с интуитивно понятным управлением каждый садовод теперь может знать состав почвы. Ценовой диапазон на эти счетчики широк — можно найти модели как за 300 рублей, так и за 20000, однако большинство устройств не превышает 3000 рублей, что делает их очень доступными.

Все электронные анализаторы делятся на две большие группы:

  • Аппараты оснащены зондовым электродом: работают непосредственно с почвой. Чтобы получить результат, садоводу не нужно брать на образец пригоршни почвы — достаточно опустить зонд в любом месте участка;
  • Универсальные приспособления — работают по принципу лакмусовой бумажки. С участка берут образец почвы и растворяют в воде, после чего устройство опускают в вещество. Эти анализаторы работают с разными типами жидкостей.

Мнение специалиста Куликова Владимира Сергеевича Для получения релевантного результата рекомендуется брать грунт в разных местах участка, так как он может незначительно отличаться по составу. Специалисты рекомендуют делать 5-6 проб.

Электродные анализаторы

Методы измерения кислотности почвы: популярные модели счетчиков
В связи с тем, что анализаторы разных производителей могут иметь свои технические нюансы, дать универсальную характеристику этим приборам невозможно.

Рассмотрим счетчик с внешним электродом. Наличие этого электрода позволяет использовать его без участия силовых элементов.

Прибор отлично подходит для определения уровня кислотности в следующих вариантах:

  • Приусадебные участки.
  • Комнатные цветочные горшки.
  • Теплицы и теплицы.

При работе с этим анализатором важно соблюдать четкую последовательность действий:

  1. Выкопайте ямы в нескольких местах глубиной 10 сантиметров.
  2. В ямки налить чистую кипяченую воду.
  3. Подождите несколько минут — вода должна быть насыщена землей.
  4. Вставьте зонд в полученный раствор и подождите одну минуту.
  5. Получите сводные данные по индикатору.

Важно проводить замеры не только по всему участку, но и в разное время. Кислотность почвы — это переменная величина, которая колеблется. Чтобы узнать все характеристики грунта на участке, необходимо его регулярно проверять.

Перед использованием электронного анализатора необходимо провести предварительную калибровку. Для этого понадобится вещество, кислотность которого известна заранее. В качестве экспериментальной меры рекомендуется использовать торф. Если инструмент показывает правильные данные, значит, он готов к работе. Альтернативой торфу являются калибровочные растворы, имеющиеся в специализированных магазинах.

Анализаторы общего назначения

Методы измерения кислотности почвы: популярные модели счетчиков

В число универсальных анализаторов входят самые быстрые измерители, нацеленные на получение быстрых результатов. Многие универсальные приборы, помимо определения кислотности, имеют и другие функции, например, измерение температуры жидкости.

Большинство моделей этого типа просты в использовании и состоят из:

  • Дисплей, на котором отображаются значения.
  • Кнопки включения / выключения и изменения режима.
  • Датчик погружен в жидкость.

Среди преимуществ экспресс-анализатора выделим основные:

  • Автоматическая калибровка с помощью специальной кнопки.
  • Влагостойкий корпус.
  • Благодаря небольшому размеру прибор легко помещается в руке.
  • Наличие автономного режима работы.

Методика использования универсальных анализаторов очень проста — грунт разводится в воде, после чего прибор помещается (до уровня, указанного в инструкции) в вещество. Результаты измерения появятся на дисплее через заданный промежуток времени.

Советы по применению

Перед началом измерений необходимо убедиться, что почва находится в подходящем состоянии. Часто садоводы получают неверные данные не из-за неисправности техники, а из-за неправильного использования устройства.

Во избежание проблем соблюдайте несколько простых правил:

  • Измерить кислотность почвы после внесения удобрений невозможно. Чтобы показания прибора были точными, необходимо после внесения компонентов удобрений подождать 4-5 дней. Лучше всего измерить перед этой процедурой.
  • При одном подходе необходимо провести три измерения, а затем вычислить среднее значение — это будет конечный результат.
  • Вал анализатора должен быть чистым. После каждого использования его следует протирать тканью.
Оцените статью
Блог про датчики