Úvod do průmyslového měření a regulace pH

Co je to pH? pH je v podstatě měření koncentrace vodíkových iontů a popisuje stupeň kyselosti nebo zásaditosti roztoku. Měření pH stejně jako regulace pH je kritickým faktorem v široké řadě průmyslových aplikací – např. farmaceutické výroby, výroby potravin a nápojů, mléčných výrobků a zemědělství, aplikací na úpravu vody a bezpočtu dalších. Regulace pH je často také zásadní pro zajištění kvality produktů.

Termín „pH“ je odvozený od matematického symbolu pro záporný logaritmus (p) a chemického symbolu pro vodík (H) – znamená „potenciál vodíku“ a je, jak již bylo zmíněno dříve, mírou koncentrace vodíkových iontů v kapalném roztoku. pH je hodnota určená na základě definované stupnice, podobně jako je tomu u teploty.

Stupnice pH je logaritmická, protože inverzně udává koncentraci vodíkových iontů v roztocích a pohybuje se v hodnotách od 0 do 14. Roztok s 10-8 moly iontů H+ na litr má hodnotu pH 8; roztok s 10-2 moly H+ iontů na litr má hodnotu pH 2 – a tak dále. Roztoky s nízkou hodnotou pH (0-6) jsou klasifikovány jako kyselé, zatímco roztoky s vysokou hodnotou pH (8-14) jsou klasifikovány jako alkalické. Střední hodnota (7) představuje čistou vodu, která je neutrální – ani kyselá, ani zásaditá.

Proč je pH důležité v průmyslových aplikacích?

Hodnoty pH jsou důležitou proměnnou v široké škále průmyslových aplikací, jelikož kvalita často závisí na konzistentních, optimálních úrovních pH. Je to proměnná, která vyžaduje účinné monitorování a regulaci. Pokud nejsou hladiny pH monitorovány a účinně regulovány, potravinářské produkty se mohou stát nepoživatelnými, nápoje mohou být závadné, půda se může stát nepoužitelnou a odpadní voda může mít nežádoucí vliv na životní prostředí. Přesné a konzistentní měření pH je proto často nezbytné pro úspěšnou výrobu průmyslových produktů.

Měření pH

Protože znalost pH je kritická v mnoha průmyslových technologiích, je důležité porozumět různým možnostem měření, které existují. Existuje několik způsobů, kterými lze pH měřit. Ty se v mnoha ohledech liší, avšak nejdůležitější je přesnost.

Jednou z možností měření pH je použití lakmusového proužku. Lakmusový proužek je proužek papíru, na který je nanesená vrstva vhodné chemické látky, které při přímém kontaktu s roztokem změní barvu podle úrovně pH tohoto roztoku. Kolorimetrická metoda však není tak přesná, jak měření a regulace pH v průmyslových aplikacích vyžaduje.

Když je zapotřebí přesnější měření a nepřetržité monitorování a regulaci procesu, jako je tomu v mnoha průmyslových aplikacích, je vyžadován sofistikovanější přístup. Pro přesné měření pH a dobré monitorovací a řídící schopnosti jsou v průmyslových procesech využíváný pH snímače, které se běžně označují jako pH elektrody.

pH elektrody

pH elektrody jsou navrženy tak, aby umožňovaly vodíkovým iontům v roztoku procházet selektivní bariérou, běžně konstruovanou ze speciálního skla, generující měřitelný rozdíl napětí mezi elektrodou pro měření pH a referenční elektrodou, který je úměrný úrovni pH roztoku.

Například při hodnotě pH 7 (neutrální) budou elektrody produkovat mezi sebou 0 voltů. Při nízké úrovni pH (kyselé) se vyvine napětí jedné polarity a při vysoké úrovni pH (zásadité) se vyvine napětí opačné polarity.

pH elektroda je připojena k pH metru, což je vysokoimpedanční zesilovač, který přesně měří napětí elektrody a zobrazuje výsledky přímo v jednotkách pH na digitálním displeji.

Regulace pH

Měření a monitorování úrovní pH je základním požadávkem mnoha průmyslových procesů a je předpokládem pro řízení úrovně pH. Pomocí dat shromážděných z pH elektrod a pH metrů lze zkonstruovat účinný, automatizovaný systém regulace pH.

Systém regulace pH měří pH daného média a řídí automatické přidávání neutralizačního činidla pomocí regulátoru pH. Přidáním vhodného množství příslušného činidla do procesního média, které je buď příliš kyselé, nebo příliš zásadité, se hodnoty pH vrátí do požadovaného rozmezí. Například, když je detekována vysoká alkalicita v procesním médiu, kyselé činidlo může snížit hladinu pH zpět na správnou úroveň. Naopak, pokud je detekována nízká alkalicita, lze přidat alkalické činidlo pro zvýšení hladiny pH.

Systémy regulace pH závisí na mnoha proměnných – jako je průtok, koncentrace kyseliny nebo zásady, způsob přidávání činidla a také fyzikální požadavky a omezení. Jako takové jsou průmyslové systémy regulace pH velmi rozmanité a podléhají zvláštnostem v rámci každé technologie.

Shrnutí

Při průmyslovém zpracovávání je měření a regulace pH jedním ze zasadních předpokladů pro zajištění kvality produktů a také pro to, aby v technologickém procesu probíhaly požadované specifické chemické reakce. Optimálního a efektivního měření a regulace pH lze dosáhnout pouze správným výběrem zařízení a správným návrhem a provedením řídícího systému. Proto se konstruktéři a technologové průmyslových procesních systémů, kteří potřebuji přesné měření a regulaci pH, často obracejí na společnost Omega Engineering nejen s žádostí o vysoce kvalitní a moderní zařízení, ale také pro odbornou radu, kterou umíme poskytnout.

► UKÁZAT pH INSTRUMENTACI