Die Kalibration hängt von den erforderlichen Messungen sowie den betreffenden Anwendungsbereichen ab. Es ist wichtig, einen pH-Meter nach einiger Zeit zu kalibrieren/einzustellen (technisch gesehen, die pH-Elektrode im Sensor des pH-Meters zu kalibrieren), je nachdem, wie genau er messen soll. In dem Artikel werden der Prozess der Kalibrierung eines pH-Sensors sowie die Wahl des richtigen Sensors je nach Anwendung erläutert.  

Zum Beispiel ist die Genauigkeit der Messung in Branchen wie Pharma- und Biotechnologien sehr kritisch. Daher ist es hier erforderlich, den pH-Wert in regelmäßigen Abständen zu messen. Auf der anderen Seite ist die Kalibration in einer Kläranlage nicht so kritisch, da sich der pH-Wert des Wassers in Anwendungen im Vergleich zu Pharma- und Biotechnologien nicht  schnell verändert.

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Was versteht man unter der Kalibration eines pH-Meters?

Wenn wir einen pH-Sensor kalibrieren, messen wir den Wert, den man in einer bekannten Lösung erhält, in der Regel einen pH-Puffer, und überprüfen den Unterschied. Wenn wir eine pH-Elektrode anpassen, korrigieren wir den aktuellen Messwert auf einen Referenzwert, in der Regel denjenigen, der auf der Pufferflasche abgedruckt wurde.

Wir führen in der Regel den zweiten Punkt aus, die Anpassung, aber wir nennen es Kalibration. Bevor wir anfangen, stellen Sie sicher, dass das Transmittersignal keine Probleme in Ihrem Prozess verursachen wird, wenn Sie sie trennen. Stellen Sie auch sicher, dass Sie Ihren Transmitter für die Pufferlösung(en) programmieren, die Sie verwenden.

Apropos, wir sollten Folgendes zur Hand haben:

  • Reinigungslösung
  • Destilliertes Wasser
  • Saubere Becher
  • Pufferlösung, auf die Sie vertrauen (zwei ist besser, falls Sie eine andere haben)
  • Papierhandtücher

    Weitere Informationen zu häufigen Fehlern, die wir mit pH-Sensoren vermeiden können, finden Sie im Visaya-Artikel zu pH-Sensoren 

So kalibrieren Sie einen pH-Meter

pH-Elektrode untersuchen

Überprüfen Sie zuerst die pH-Elektrode auf Verunreinigung oder Beschädigung. Wenn es beschädigt ist, dann reparieren Sie sie oder werfen Sie sie weg. Wenn sie nur verunreinigt ist, dann verwenden Sie die Reinigungslösung entsprechend den Anweisungen. Unabhängig davon, ob wir Säuren, Reinigungsflüssigkeit oder Alkali verwenden, wählen Sie eine Lösung, die für Ihren Prozess und die Verunreinigung geeignet ist.

pH-Sensor abspülen

Dann spülen Sie Ihren Sensor mit destilliertem Wasser ab. Wir können das tun, auch wenn wir ihn nicht reinigen müssen, um alles wegzuspülen, was die Pufferlösung verunreinigen kann, die Sie in Schritt 3 verwenden. Tupfen Sie nach dem Spülen das überschüssige Wasser ab. Man sollte den Sensor grundsätzlich nicht abreiben: Sie könnten den Sensor dadurch aufladen oder beschädigen.

pH-Elektrode eintauchen

Füllen Sie ein Becherglas mit Ihrer ersten Pufferlösung, tauchen Sie dann die Elektrode ein. Es ist leicht, den Sensor direkt in die Pufferflasche zu tauchen, aber wir können eine Kontamination vermeiden und das Leben eines Puffers verlängern, wenn wir das Becherglas verwenden.

pH-Meter kalibrieren

Jetzt können Sie Ihre Kalibrierung/Anpassung beginnen. Behalten Sie die Stabilität des Wertes im Auge; ein alter pH-Meter könnte verzögert reagieren. Wenn der Wert stabilisiert ist, stellen Sie das Gerät darauf ein, diesen Kalibrierungs-/Anpassungspunkt zu akzeptieren.

pH-Sensor abspülen und wiederholen

Spülen Sie den pH-Sensor wieder mit destilliertem Wasser, tauchen Sie ihn in ein weiteres sauberes Becherglas mit der zweiten Pufferlösung ein.

Wie oft müssen wir einen pH-Meter kalibrieren?

Wie oft wir den Sensor anpassen müssen, hängt von folgenden Faktoren ab:

  • Prozessanforderungen in Bezug auf Genauigkeit
  • Belastung, die die Prozessbedingungen auf den Sensor ausüben
  • Fähigkeit des Sensors, dieser Belastung standzuhalten

In einer Trinkwasseranwendung können wir von stabilen Bedingungen ausgehen, sodass wir nur einmal im Monat kalibrieren müssen. Ein Messpunkt mit einer hohen Temperatur oder einem hohen pH-Wert könnte eine wöchentliche Anpassung benötigen. Wir können unsere eigene Erfahrung nutzen, von der Expertise von anderen profitieren und auf die Diagnose achten, die das System bietet.

Anpassungen auf dem Gebiet gehen manchmal mit Umweltherausforderungen einher. Die Wartung von digitalen Sensoren ist jedoch wesentlich einfacher. In vielen Fällen kann der Mikroprozessor, der das Signal umwandelt, mehr tun, zum Beispiel die Einstellwerte speichern. So können wir den Sensor in ein Labor oder eine Werkstatt bringen, ihn mit einem geeigneten Gerät verbinden und eine Anpassung durchführen. Dann können wir ihn entweder neu installieren oder als eine gut angepasste Sicherung beiseitestellen.

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Ein pH-Sensor wandelt das Millivolt-Signal um und empfängt dann von einer Elektrode in einen pH-Wert. Die erforderliche Lösungstemperatur kann sowohl bei der Messung als auch bei der Elektrode eine Rolle spielen. Daher sollte ein pH-Sensor auch einen Platz haben, an dem wir eine Temperatursonde anschließen können. 

Welche Art von pH-Sensor sollte man kaufen?

Es gibt zwei Typen von pH-Sensoren auf dem Markt: den traditionellen mit einer pH-empfindlichen Glasmembran und dem ionenempfindlichen Feldeffekttransistor (ISFET) mit einer pH-empfindlichen integrierten Schaltung. 

Wenn wir über Sensormaterialien sprechen, müssen wir zwischen dem Material des Sensorelements und dem Material, das den Rest des Sensors bildet, unterscheiden, meist geht es um den Schaft.Anbieter wählen in der Regel drei Materialien für den Schaft – Glas, Polyäthertherketon (PEEK) oder Kunststoff.

Also, welches sollte man wählen? Auf den ersten Blick wären Kunststoff oder PEEK die sichere Wahl, weil sie robuster sind als Glas.

Anbieter widersprechen und entscheiden sich für Glas. Trotz seiner Zerbrechlichkeit ist dieses Material sehr chemikalien- und temperaturbeständig. Betrachten wir das Ganze auch aus der Fertigungsperspektive. Sie können eine traditionelle Membran mit einfachem Formguss an einem Glasschaft befestigen, was diese robust macht. Abgesehen davon bietet ein Glasschaft eine hohe physikalische Stabilität, weil keine Innengläserröhre für die Drahtbremsen erforderlich ist. Dies kann zu einem Problem bei Sensoren von mehr als 120 Millimetern Länge werden.

Bei ISFETs könnten wir uns für PEEK entscheiden, weil wir den ISFET-Chip an dem PEEK-Schaft anbringen können. PEEK ist auch chemisch stabil und kann auch für Sensoren mit über 120 Millimetern Länge verwendet werden.

Kunststoff funktioniert am besten in weniger anspruchsvollen Prozessen. Warum? Weil er nicht so viel physische Stabilität für die Membran bietet. Er bietet auch nicht so viel Widerstand gegen Druck, Chemikalien oder Temperatur für den Sensor. Ja, Glas ist ein besseres Material als wir denken, PEEK kommt in zweiter und Kunststoff an letzter Stelle. Aber er hat immer noch seine Verwendung.

Weitere Informationen zu pH-Metern finden Sie im Visaya-Artikel zu Kalibration von pH-Metern .

Wie skalieren wir einen pH-Sensor für unsere Prozesse?

Wenn wir in der Lebensmittel- und Getränkeindustrie tätig sind, müssen wir alles tun, um unsere Prozesssicherheit zu gewährleisten und Kontaminationsrisiken aufgrund eines beschädigten pH-Sensors zu vermeiden. Hier wäre ein ISFET mit einem PEEK-Schaft eine gute Wahl, stabil und fast unzerbrechlich.  

Wenn wir eine einfache Installation in einer Anlage mit geringeren Anforderungen, wie etwa ein Schwimmbad oder eine Fischfarm durchführen müssen, dann sollte ein Sensor mit einem Kunststoffschaft gut funktionieren. Und dazu werden wir wahrscheinlich etwas Geld sparen.

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Für einen Prozess, der Temperaturen über 80 Grad Celsius erreicht, benötigen wir einen Glassensor und eine Referenzzelle mit robustem Design. Wenn wir uns für etwas anderes entscheiden, dann werden wir wahrscheinlich den Sensor sehr verändern.

Wenn wir winzige Partikel haben, die in einem Produkt schwimmen und den Kontakt zwischen der Referenz und Ihrem Produkt blockieren können, dann sollten wir besser einen Sensor mit einem offenen Loch und einem festen Polymerreferenzsystem auswählen. In diesem Fall könnten wir auch eine Teflon-Membran als Alternative in Betracht ziehen.

Schlussfolgerung

Eine gute pH-Meter-Kalibration oder Anpassung wird nicht nur Ihre Prozessgenauigkeit verbessern, sondern auch Zeit und Geld sparen. Die Reinigung und Justierung eines pH-Sensors wird sein Leben verlängern, vor allem, wenn Sie es in der Werkstatt und nicht vor Ort tun können.

Um mehr über pH-Kalibration zu erfahren, wenden Sie sich an unsere Ingenieure.

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