EPCB - Điện tử và IoT | Cảm biến công nghiệp

Cảm biến ph là một cảm biến được sử dụng để phát hiện nồng độ của các ion hydro trong dung dịch và chuyển đổi nó thành tín hiệu đầu ra có thể sử dụng tương ứng. Nó thường được cấu tạo bởi một phần hóa học và một phần truyền tín hiệu.

Phạm vi đo là 0-14 đại diện kỹ thuật số. Giá trị 7 cho biết mức độ trung lập. Giá trị càng lớn thì độ kiềm càng mạnh; giá trị càng nhỏ thì tính axit càng mạnh. Cảm biến ph thường được sử dụng trong công nghiệp đo lường các chất như dung dịch và nước.

• Các cảm biến giám sát môi trường nước chất lượng tốt hiện nay: Phân tích và giám sát chất lượng nước

Các loại cảm biến pH khác nhau

Theo từng môi trường sử dụng khác nhau, trên thị trường có rất nhiều loại cảm biến pH. Sự lựa chọn chính xác của cảm biến pH có thể làm cho dự án của bạn hiệu quả hơn. Ngược lại, việc chọn sai cảm biến pH không chỉ dẫn đến kết quả đo không chính xác mà còn làm hỏng điện cực, dẫn đến tăng chi phí dự án. Những nơi ứng dụng khác nhau, chúng tôi xin giới thiệu với các bạn 6 điện cực cảm biến ph được sử dụng rộng rãi nhất sau đây:

1. Cảm biến pH tổng hợp (pH composite sensor)

Một điện cực kết hợp điện cực thủy tinh pH và điện cực so sánh được gọi là cảm biến tổng hợp pH. Nếu vỏ bên ngoài là nhựa thì nó được gọi là cảm biến pH tổng hợp vỏ nhựa. Nếu vỏ bên ngoài là thủy tinh, nó được gọi là cảm biến tổng hợp pH thủy tinh. Ưu điểm lớn nhất của cảm biến tổng hợp là nó kết hợp hai thành một và rất dễ sử dụng.

Phạm vi phát hiện: 0-14PH

Ứng dụng: nước thải công nghiệp, nước thải sinh hoạt, nông nghiệp, nuôi trồng thủy sản và các tình huống khác trong môi trường axit yếu không ăn mòn và kiềm yếu.

Lưu ý: Cảm biến pH composite phải được ngâm trong dung dịch đệm pH4 có chứa KCl trước khi sử dụng, để cảm biến này có thể tác động lên bầu thủy tinh và chỗ nối chất lỏng cùng một lúc.

Ở đây cần đặc biệt chú ý, vì trước đây người ta dùng điện cực thủy tinh pH đơn được ngâm trong nước khử ion hoặc dung dịch đệm pH4.

Sau đó, khi sử dụng điện cực phức hợp pH, họ vẫn sử dụng phương pháp ngâm này, thậm chí ở một số vật liệu tổng hợp pH không chính xác.

Hướng dẫn sai lầm này cũng sẽ được đưa ra trong sách hướng dẫn sử dụng điện cực. Hậu quả trực tiếp của phương pháp ngâm sai này là biến điện cực pH composite có hiệu suất tốt thành điện cực có phản ứng chậm và độ chính xác kém, thời gian ngâm càng lâu thì hiệu suất càng kém. Nồng độ KCl bên trong ranh giới đã giảm đi rất nhiều, làm cho điện thế tiếp giáp chất lỏng tăng lên và không ổn định. Tất nhiên, miễn là điện cực được ngâm lại trong dung dịch ngâm thích hợp trong vài giờ, điện cực sẽ vẫn phục hồi.

2. Cảm biến pH khử lưu huỳnh (esulfurization pH sensor)

Cảm biến pH khử lưu huỳnh được sử dụng để đo pH trong quá trình khử lưu huỳnh bằng khí thải. Điện cực sử dụng điện cực gel, không cần bảo trì. Điện cực có thể duy trì độ chính xác cao ngay cả ở nhiệt độ cao hoặc giá trị pH cao. Đây là loại điện cực PH đặc biệt khử lưu huỳnh và bùn, vì nó phẳng nên không dễ đóng cặn và dễ làm sạch. Do đó, nó là điện cực thích hợp nhất để khử lưu huỳnh. Nó sử dụng mối nối chất lỏng PTFE hình khuyên chống bám cặn, không dễ bị tắc nghẽn và có thể được kiểm tra trực tuyến trong thời gian dài.

Phạm vi phát hiện: 0-14PH

Ứng dụng: được sử dụng trong nước thải công nghiệp khác nhau, xử lý nước bảo vệ môi trường, huyền phù khoáng, đo PH trong khử lưu huỳnh khí thải, v.v.

Cảm biến pH khử lưu huỳnh có ứng dụng nổi bật trong quy trình khử lưu huỳnh bằng khí thải ướt và nó sử dụng thiết kế mối nối chất lỏng ở trạng thái rắn. Tất cả các loại vấn đề gây ra bởi sự trao đổi và tắc nghẽn của mối nối chất lỏng hoàn toàn có thể tránh được.

Ví dụ, điện cực so sánh dễ bị ô nhiễm, nhiễm độc lưu hóa tham chiếu, mất tham chiếu và các vấn đề khác. Thứ hai, bóng đèn pH chịu mài mòn đặc biệt cho thấy hiệu suất ổn định trong bùn đá vôi mật độ cao và chảy nhanh, đảm bảo tốc độ phản ứng ổn định của bóng đèn điện cực pH và độ chính xác của tín hiệu.

Lưu ý: Nếu màng nhạy cảm của điện cực bị khô, điện cực phải được nhúng vào dung dịch chuẩn trung tính. Nên ngâm trong dung dịch 3M KCL trong 24 giờ. Trong quá trình vận chuyển và bảo quản điện cực, một lượng nhỏ KCL sẽ làm tràn nắp bảo vệ điện cực và tạo thành các tinh thể màu trắng, có thể rửa trực tiếp bằng nước. Luôn giữ ẩm cho màng nhạy cảm, bảo quản điện cực trong nắp bảo vệ điện cực bằng dung dịch 3M KCL, và cấm sử dụng nước đã khử ion, nước cất, nước tinh khiết, v.v. để bảo quản điện cực.

3. Cảm biến pH PTFE (PTFE pH sensor)

Cảm biến PH PTFE được làm bằng polytetrafluoroethylene, có khả năng chống axit và kiềm mạnh, đồng thời chống ăn mòn. Nó thích hợp để theo dõi giá trị pH trong những trường hợp có chứa các chất hữu cơ. Nó sử dụng một phim thủy tinh nhạy cảm trở kháng thấp, có khả năng chống mài mòn, chịu được axit và kiềm mạnh. Đầu dò hướng ra phía trước Vòng bảo vệ gắn vòng bảo vệ bóng đèn thủy tinh với độ chính xác và tuyến tính tốt hơn.

Phạm vi phát hiện: 0-14PH

Ứng dụng: Được sử dụng rộng rãi trong nước thải công nghiệp, trung hòa axit-bazơ, điều kiện axit mạnh và bazơ mạnh, và nước bị ô nhiễm nghiêm trọng.

Lưu ý:

1. Trước khi đo, rửa bằng nước cất hoặc nước khử ion, và thấm nước bằng giấy lọc để tránh tạp chất lọt vào dung dịch đo. Bóng đèn điện cực và chỗ nối chất lỏng phải được nhúng đồng thời trong chất lỏng đo được.

2. Rửa sạch điện cực khi không sử dụng, cho vào vỏ bảo vệ bằng dung dịch kali clorua bão hòa, hoặc cho điện cực vào bình chứa dung dịch kali clorua bão hòa (có phân phối lọ dung dịch bảo vệ điện cực).

3. Kiểm tra xem thiết bị đầu cuối có khô không, nếu bị ô nhiễm, hãy lau bằng cồn tuyệt đối và thổi khô trước khi sử dụng.

4. Tránh ngâm lâu trong nước cất hoặc dung dịch protein, và tránh tiếp xúc với mỡ silicon.

5. Đối với điện cực đã được sử dụng trong một thời gian dài, màng thủy tinh của nó có thể bị mờ hoặc bị bám cặn. Trong trường hợp này, nó có thể được rửa bằng axit clohydric loãng và rửa lại bằng nước.

6. Nên làm sạch các điện cực thường xuyên một lần và phối hợp với thiết bị để hiệu chuẩn.

4. Mạ điện cảm biến pH (Electroplating pH sensor)

Mối nối chất lỏng kép được sử dụng để giảm ô nhiễm của chất lỏng tham chiếu. Đường khuếch tán tham chiếu dài giúp kéo dài tuổi thọ của điện cực trong môi trường khắc nghiệt và thuận tiện cho việc bảo trì.

Phạm vi phát hiện: 0-14PH

Ứng dụng: Xử lý nước thải, lên men nước thải mạ điện, các trường hợp có hàm lượng hữu cơ cao, v.v.

5. Cảm biến thủy tinh pH (pH Glass sensor)

Giá trị pH của dung dịch được đo bằng điện cực thủy tinh pH là điện cực calomel bão hòa làm điện cực so sánh, điện cực thủy tinh làm điện cực chỉ thị và mẫu nước được đo để tạo thành pin hoạt động, sau đó sử dụng máy đo PH để đo sức điện động làm việc, và máy đo PH đọc trực tiếp giá trị độ pH. Điện cực thủy tinh pH đo PH một cách chính xác và nhanh chóng, ít bị ảnh hưởng bởi các yếu tố như sắc độ nước, độ đục, chất tạo keo, chất oxy hóa, chất khử và độ mặn.

Phạm vi phát hiện: 0-14PH

Ứng dụng: Kỹ thuật sinh học, dược, bia, công nghiệp hóa chất, công nghiệp điện tử bán dẫn hoặc những nơi có tác dụng ăn mòn nhất định.

Lưu ý: 

1. Độ chính xác của kết quả đo trước hết được xác định bằng độ chính xác của giá trị chuẩn pH của dung dịch đệm chuẩn.

2. Điện cực thủy tinh và điện cực gangong phải được lựa chọn, xử lý và lắp đặt theo các thông số kỹ thuật.

3. Giá trị pH của mẫu nước phải được đo tại chỗ, nếu không, mẫu phải được giữ ở 0-4 ℃ sau khi lấy mẫu, và phép đo phải được thực hiện trong vòng 6 giờ sau khi lấy mẫu. Nước tinh khiết là trung tính và giá trị pH của nó là 7,0 ở 25 độ. Dung dịch dưới giá trị này có tính axit và giá trị trên giá trị này là dung dịch kiềm. Nước tinh khiết cũng ion hóa (một quá trình phân hủy phân hủy các ion tích điện) để tạo ra các ion hydro.

6. Cảm biến antimon PH (PH antimony sensor)

Điện cực antimon PH là một điện cực oxy hóa khử. Khi bề mặt của antimon kim loại tiếp xúc với dung dịch thử, bề mặt bị oxy hóa tạo thành Sb2O3. Hiệu điện thế giữa antimon kim loại và oxit phụ thuộc vào nồng độ của Sb2O3, và nồng độ của Sb2O3 phù hợp với nồng độ trong dung dịch. 

Do đó, nồng độ ion hydro có liên quan đến giá trị pH của dung dịch bằng cách đo hiệu điện thế giữa antimon và antimon trioxit. Điện cực antimon là điện cực nhạy cảm với pH. Bởi vì nó tương đối mạnh, nó phù hợp nhất cho những trường hợp yêu cầu điện cực phải mạnh, nhưng nó có những hạn chế lớn. Bất kỳ thành phần nào có tác dụng thay thế với antimon hoặc tạo phức và ion đều không thể được sử dụng trực tiếp. . Điện cực antimon thích hợp để kiểm tra PH của dung dịch chứa axit flohydric.

Phạm vi phát hiện: 0-14PH

Ứng dụng: Giám sát trực tuyến chăn nuôi, nước thải, axit flohydric, v.v.

Lưu ý: Để có thể liên tục đo giá trị pH của dung dịch, cần làm sạch bụi bẩn và oxit trên bề mặt của điện cực antimon kim loại tiếp xúc với dung dịch đo để giữ cho bề mặt mới của điện cực antimon kim loại. đáp ứng các yêu cầu của bề mặt antimon tinh khiết và dung dịch đo được Tiếp xúc, từ đó hình thành một bề mặt mỏng mới của Sb2O3, và lặp đi lặp lại nhiều lần để duy trì độ chính xác và độ tin cậy của phép đo pH của dung dịch.

Làm thế nào để bảo dưỡng cảm biến pH?

Nếu bạn muốn cảm biến pH hoạt động tốt, bạn phải bảo dưỡng điện cực pH thường xuyên. Nếu không được bảo dưỡng đúng cách, một số vấn đề phổ biến có thể ảnh hưởng đến điện cực bao gồm: lớp phủ dầu trên điện cực, tắc nghẽn hoặc bám bẩn của tiếp điểm tham chiếu, trục trặc hoặc vỡ bóng đèn PH và tuổi thọ điện cực ngắn do nhiễm độc tham chiếu.

Nếu các điện cực thường được phủ bằng dầu và các chất khác, hãy cân nhắc sử dụng cảm biến có mối nối tham chiếu không xốp. Việc sử dụng các hệ thống tự động để làm sạch điện cực có thể làm giảm nhu cầu bảo trì của bạn hơn nữa. Nếu mối nối tham chiếu thường bị tắc hoặc bị bám bẩn, một điện cực không xốp cũng có thể được sử dụng như một giải pháp cho vấn đề này. Nếu bóng đèn pH của bạn bị vỡ khi tiếp xúc với nước thải, bạn có thể sử dụng bộ phận bảo vệ bóng đèn để bảo vệ. Đối với vấn đề nhiễm độc tham chiếu, việc sử dụng điện cực không xốp có thể tránh được những vấn đề này.

Làm thế nào để làm sạch cảm biến pH?

Chỉ mất một vài bước đơn giản để làm sạch điện cực của bạn để duy trì và làm sạch điện cực pH đúng cách. Bất cứ khi nào xử lý điện cực pH, điều quan trọng là phải đeo kính bảo hộ và găng tay. Khi không sử dụng các điện cực, chúng phải luôn được giữ trong dung dịch lỏng. Nếu điện cực bị khô, nó không thể sử dụng được nữa. Hầu hết các điện cực chỉ có thể được mua trong dung dịch nước muối và bạn có thể tiếp tục sử dụng chúng trong tương lai.

Để làm sạch điện cực, bạn nên cho nó vào dung dịch bao gồm 95% nước và 5% axit clohydric. Khi đặt điện cực vào dung dịch này, hầu hết lớp phủ sẽ tan ra. Nên ngâm cảm biến trong vòng 5-10 phút và sau đó rửa sạch. Nếu lớp phủ xung quanh cảm biến đặc biệt nặng, các bước trên phải được lặp lại nhiều lần. Đảm bảo lau cảm biến bằng vải mềm, vì bất kỳ miếng vải hoặc bàn chải mài mòn nào sẽ làm hỏng điện cực.

Tại sao các loại cảm biến pH khác nhau lại quan trọng?

Với tình trạng ô nhiễm nguồn nước hiện đại ngày càng trở nên nghiêm trọng như hiện nay, việc bảo vệ môi trường, bảo vệ nguồn nước là vấn đề cấp thiết. Các nước trên thế giới đều chú ý đến vấn đề này. Ở một số nước, công nghiệp là trụ cột của nền kinh tế quốc dân. Họ biết rằng đánh đổi sự phát triển kinh tế bằng cái giá của môi trường là không tốt, nhưng họ phải làm như vậy. Vì vậy, ô nhiễm nguồn nước đã và đang là vấn đề đau đầu của toàn thế giới. Thiết bị xử lý nước thải đã được phát triển theo nền tảng này. Thiết bị xử lý nước thải có thể xử lý hiệu quả nước thải sinh hoạt và nước thải công nghiệp tại các khu đô thị nhằm ngăn chặn nước thải và các chất ô nhiễm chảy trực tiếp vào nguồn nước. Cảm biến PH là một bộ phận quan trọng của thiết bị xử lý nước thải.

Giá trị pH là một trong những chỉ số kiểm tra chất lượng nước được sử dụng phổ biến nhất và giá trị pH của nước tự nhiên chủ yếu nằm trong khoảng 6-9. Giá trị pH của nước uống phải từ 6,5 đến 8,5. Giá trị pH của một số nước công nghiệp cần được đảm bảo trong khoảng 7,0 đến 8,5, nếu không nó sẽ có tác dụng ăn mòn thiết bị kim loại và đường ống. Giá trị pH và độ axit, độ kiềm đều khác nhau và có mối liên hệ với nhau. Giá trị pH cho biết cường độ của axit và kiềm của nước, và axit hoặc kiềm là hàm lượng của các chất axit hoặc kiềm trong nước. Sự thay đổi của pH trong chất lượng nước cho biết mức độ ô nhiễm của nước.

Nếu độ pH của nước quá cao hoặc quá thấp, các sinh vật sống dưới nước sẽ chết. Giá trị pH cũng ảnh hưởng đến lượng oxy hòa tan và độc tính của hóa chất và kim loại nặng trong nước. Hầu hết các sinh vật thủy sinh thích phạm vi pH từ 6,5 đến 9,0, nhưng một số có thể sống trong các vùng nước có độ pH vượt quá phạm vi này.

Do đó, dù là sản xuất công nghiệp, nuôi trồng thủy sản, xử lý nước thải hay sản xuất nông nghiệp thì cần phải có cảm biến ph để phát hiện giá trị ph trong chất lỏng, điều này bắt buộc chúng ta phải lựa chọn cảm biến ph phù hợp.

Tham khảo các cảm biến phân tích và giám sát chất lượng nước: https://epcb.vn/collections/phan-tich-va-giam-sat-chat-luong-nuoc