Измерение ph воды: зачем измерять уровень pH и его роль в биологии

Содержание

Как измерить pH воды — вопрос, требующий решения

Как измерить pH воды — вопрос, требующий решения | BWT

Главная

Статьи

О технологиях фильтрации

Как измерить pH воды — вопрос, требующий решения

Статьи

27.08.2020

Каждый день человек использует воду и редко думает о том, каким вредными или полезными свойствами она обладает. В данном случае человек опирается на такие понятия как “вода из под крана” или “фильтрованная вода”, не более того. Но кроме слегка приземленной оценки вода обладает массой свойств и признаков, по которым можно определить ее пригодность для использования в конкретных случаях. Важный параметр в оценке воды для промышленного и бытового потребления является уровень pH.

Решения BWT для промышленной и бытовой очистки воды:

Фильтры механической очистки

Фильтр с активированным углем

Удаление железа и марганца

Фильтры под мойку

Получить консультацию

Многие спрашивают о том, что такое уровень pH и как измерить pH воды? Отвечая на этот вопрос для начала стоит сказать о том, что уровень pH – это степень щелочности или кислотности воды. Нейтральным считается уровень pH, равный семи. А если данное значение, ниже, то раствор является кислым, выше данного уровня щелочным. Например, уровень pH больше 7,8 означает, что в воде есть накопления разных минеральных отложений, известнякового камня и другого налета. Кислый уровень pH помогает образовываться коррозии на разных металлических покрытиях. При ответе на вопрос, как измерить pH воды, стоит сказать о том, что все люди ощущают влияние данного уровня в быту: накипь в чайниках, ржавчина в водопроводных трубах, а также неблагоприятные действия воды на кожу свидетельствуют о том, что либо кислотность повышена, либо щелочность воды. Но важнее контроль щелочности и кислотности в воде. Из-за того что вода дешевое легкодоступное рабочее тело и охладитель, она применяется почти во всех типах производства. Поэтому для того чтобы оборудование работало исправно требуется определенная химподготовка воды для котельных, а еще контроль уровня pH.

Определить щелочность или кислотность воды можно при помощи нехитрых химических опытов, другими словами нужно использовать химические индикаторы. Но в рамках производственных сложных процессов проводить данные эксперименты часто не представляется возможным. Кроме этого многие производственные циклы контролируются автоматизированными или автоматическими системами управления, которые отвечают за исправность оборудования, а также за безопасность персонала. Все это выдвигает конкретные требования к виду представления и оперативности для получения данных о состоянии технологических процессов и возможности их быстрой обработки с помощью электронных систем и принятия конкретных решений.

Как измерить pH воды в процессе водоподготовки в промышленности? Довольно легко, если применять при этом pH метры. Данные приборы работают по потенциометрическому принципу измерения среды, другими словами измеряется электродвижущаяся сила, которая создается электрохимической частью pH метра. Электрохимические части электрода – это стеклянные pH-электроды и электроды сравнения, погружающиеся в раствор и их pH-уровень следует измерить. Основной параметр pH-метра точное определение значения pH. Точность прибора 0,01. Кроме этого pH метры в комплекте с такими же электродами могут измерять восстановительно-окислительный потенциал. А за счет использования микропроцессорных систем можно провести оперативный и высококачественный анализ и хранить параметры буферных растворов, а также сохранять результаты наблюдений и измерений.

К промышленным pH метрам государственной системой стандартов промышленных приборов предъявляются особые требования, так как от их показаний зависит выбор высокопроизводительных фильтров воды, участвующих в водоподготовке. К основным из них относятся: устойчивость к климатическим, механическим, электромагнитным и другим воздействиям, надежность данного прибора, а также способность его уметь формировать электрические сигналы для того чтобы связаться с контроллерами на автоматических системах управления. Многие pH метры, изготовленные специально для промышленности могут формировать цифровые сигналы, а также использовать разные протоколы для того чтобы передавать данные и взаимодействовать с контроллерами и другими устройствами в системах управления. Одним словом, в промышленных pH метрах в качестве электрохимических ячеек используют pH-датчики, в которых pH-электроды, а также сравнительные электроды выступают только некоторыми составными элементами. Самое широчайшее распространение на сегодняшний день получили мультиметры и pH метры известных мировых компаний.

Бассейн в доме – великолепная возможность наслаждаться каждый день водными процедурами, подпитывая с…

Цвет воды напрямую зависит от её химического состава, места из которого производится забор воды и на…

Все статьи

База знаний

Дополнительная информация

Мы используем файлы «cookie», чтобы обеспечить максимальное удобство пользователям. Продолжая использовать сайт, вы соглашаетесь с условиями использования файлов cookie.

Согласен

Вход на сайт

Восстановить пароль

Введите код авторизации из письма, после чего Вы будете перенаправлены в «Личный кабинет» для изменения пароля.

Регистрация

Получать новости об акциях и скидках

Сообщить о поступлении

Получить консультацию по товару, снятому с производства

Получите предложение по аренде диспенсеров

Купить товар у дилера

Заказать оптом

Получить консультацию

Частное лицо

Получите предложение

Сообщить о поступлении

Нажимая на кнопку «Отправить», вы соглашаетесь с политикой конфиденциальности

Спасибо!

Ошибка!

—>

Как измерить уровень Ph и для чего это необходимо

Существуют различные способы оценить химические и другие свойства воды или водного раствора. Одним из показателей является так называемый ph. Что это такое? Ph – это мера активности ионов водорода в водных растворах и воде. Если проще выразиться, то этот показатель указывает на то, имеет ли водный раствор больше кислотные, нейтральные или щелочные свойства. В чем измеряется уровень ph водного раствора? Измеряется этот параметр в единицах ph, что облегчает трактовку.

Если этот показатель:

ниже 7, то такой водный раствор имеет кислотные характеристики, чем меньше, тем более кислотный раствор;
равно 7, нейтральное состояние, соответствующее чистой воде;
больше 7 – вода или раствор имеют больше щелочной (основной) состав.

Как определить ph, давайте рассмотрим различные методы и принципы определения этой характеристики.

Методы измерения Ph

Если рассматривать наиболее распространенные методы определения веса ионов водорода в растворе воды, то тут можно выделить несколько из них, а именно:

тест полоски – аналог лакмусовой бумаги, которую опускают в воду. По цвету полоски, можно определить данную величину, однако результат будет достаточно приблизительным. К тест полоскам прилагается на упаковке цветовая шкала интерпретации;
таблетки – способные окрашивать в определенный цвет воду, в которую их погружают. Данная методика используется часто при подготовке воды в бассейнах. Такой метод является аналогом тест полосок;
специальные приборы – ph метры, регистрирующие в численном виде значение состава воды по данному показателю.

Если первый и второй метод являются одноразовыми и достаточно неточными, то при помощи прибора можно проводить измерения столько раз, сколько вам потребуется. Последний критерий очень важен, плюс появляется простая возможность получения точного результата. Если рассматривать, чем измерять Ph воды, то прибор предоставит более качественные и простые в понимании результаты.

Ph метр, как лучший способ измерения

Практически для любых ситуаций точность даже простого ph метра будет выше, а использовать его легче, и нет ограничений на количество тестирований. Данный способ предпочтительней, тем более, что стоимость такого устройства сравнительно невелика, оно универсально и может пригодиться для различных бытовых и профессиональных случаев.

Существуют различные приборы для определения качества воды, которые используются в промышленных и бытовых целях. Они могут отличаться исполнением: переносное или стационарное, точностью измерений, диапазоном измерений. Некоторые приборы мультизадачны и могут одновременно проводить другие измерения, к примеру, температуры водного раствора, ОВП воды или других значимых параметров.

Принцип работы Ph-метра

Давайте рассмотрим принцип работы ph-метра. У данного прибора имеется два электрода: измерительный и вспомогательный. Первый изготавливается из стекла, второй хлорсеребряный. Эту систему помещают в водный раствор, характеристики которого хотят измерить.

Принцип работы устройства основывается на измерении электродвижущей силы между электродами, помещенными в воду или раствор. Величина этого значения будет пропорциональна активности водородных ионов. При этом ph-метр проградуирован под определение кислотности, нейтральности или щелочности сразу в ph значениях. На одно тестирование уходит всего несколько секунд. Однако очень важно, чтобы и электроды, и водный раствор имели одинаковую температуру. Если это не так, то следует дождаться температурного равновесия.

Некоторые устройства этого типа могут измерять и ОВП жидкости, если имеют соответствующие электроды для измерения такой характеристики. По своему строению ph-метры могут иметь встроенные или выносные датчики.

5,4 рН | Мониторинг и оценка

Что такое pH и почему это важно?

pH – это термин, используемый для обозначения щелочности или кислотности вещества по шкале от 1,0 до 14,0. Кислотность увеличивается по мере снижения pH. На рис. 5.9 представлены значения pH некоторых распространенных жидкостей.

Рисунок 5. 9

рН отдельных жидкостей

pH влияет на многие химические и биологические процессы в воде. Например, разные организмы процветают в разных диапазонах рН. Наибольшее разнообразие водных животных предпочитает диапазон 6,5-8,0. рН за пределами этого диапазона снижает разнообразие в ручье, потому что он подвергает стрессу физиологические системы большинства организмов и может снизить размножение. Низкий рН также может позволить токсичным элементам и соединениям стать мобильными и «доступными» для поглощения водными растениями и животными. Это может создать условия, токсичные для водных организмов, особенно для чувствительных видов, таких как радужная форель. Изменения кислотности могут быть вызваны атмосферными отложениями (кислотными дождями), окружающей породой и некоторыми сбросами сточных вод.

Шкала pH измеряет логарифмическую концентрацию ионов водорода (H+) и гидроксида (OH-), которые составляют воду (H+ + OH- = h3O). Когда оба типа ионов находятся в одинаковой концентрации, pH равен 7,0 или нейтральному. Ниже 7,0 вода кислая (ионов водорода больше, чем гидроксид-ионов). Когда pH выше 7,0, вода является щелочной или щелочной (в ней больше ионов гидроксида, чем ионов водорода). Поскольку шкала логарифмическая, падение рН на 1,0 единицу эквивалентно 10-кратному увеличению кислотности. Так, образец воды с pH 5,0 в 10 раз более кислый, чем образец с pH 6,0, а pH 4,0 в 100 раз более кислый, чем pH 6,0.

Вопросы анализа и оборудования

pH можно анализировать в полевых условиях или в лаборатории. Если он анализируется в лаборатории, вы должны измерить рН в течение 2 часов после взятия образца. Это связано с тем, что рН будет изменяться из-за растворения углекислого газа в воде, что приведет к приближению рН к 7. Если ваша программа требует высокой степени точности и точности результатов рН, рН следует измерять с помощью рН-метр и электрод лабораторного качества. Метры этого качества стоят от 250 до 1000 долларов. Цветовые компараторы и «карманные друзья» pH подходят для большинства других целей. Стоимость любого из них находится в диапазоне 50 долларов. Более низкая стоимость альтернатив может быть привлекательной, если вы полагаетесь на несколько групп добровольцев, которые одновременно берут пробы на нескольких участках.

рН-метры

рН-метр измеряет электрический потенциал (милливольты) на электроде, погруженном в воду. Этот электрический потенциал является функцией активности ионов водорода в образце. Таким образом, pH-метры могут отображать результаты либо в милливольтах (мВ), либо в единицах pH.

pH-метр состоит из потенциометра , , измеряющего электрический ток; стеклянный электрод, который измеряет электрический потенциал в месте контакта с пробой воды; электрод сравнения, обеспечивающий постоянный электрический потенциал; и устройство компенсации температуры, которое регулирует показания в соответствии с температурой образца (поскольку рН зависит от температуры). Референтный и стеклянный электроды часто объединяют в один зонд, называемый комбинированным электродом.

Существует большое разнообразие измерителей pH, но наиболее важной частью pH-метра является электрод. Купите хороший, надежный электрод и следуйте инструкциям производителя по надлежащему обслуживанию. Редко используемые или неправильно обслуживаемые электроды подвержены коррозии, что делает их очень неточными.

pH «Pocket Pals» и компараторы цветов

pH «pocket pals» представляют собой электронные ручные «ручки», которые погружаются в воду и обеспечивают цифровое считывание pH. Их можно откалибровать по одному буферу pH (лабораторные измерители, с другой стороны, могут быть откалиброваны по двум или более буферным растворам и, таким образом, более точны в широком диапазоне измерений pH).

Цветовые компараторы включают добавление в пробу реагента, который окрашивает пробу воды. Интенсивность окраски пропорциональна pH образца. Затем этот цвет сопоставляется со стандартной таблицей цветов. Цветовая диаграмма приравнивает определенные цвета к соответствующим значениям pH. pH можно определить, сопоставив цвета на диаграмме с цветом образца.

Как собирать и анализировать образцы

Полевые процедуры сбора и анализа образцов на pH состоят из следующих задач.

ЗАДАНИЕ 1 Подготовьте контейнеры для проб

Контейнеры для проб (и всю стеклянную посуду, используемую в этой процедуре) необходимо очистить и промыть перед первым прогоном и после каждого прогона, следуя процедуре, описанной в разделе Метод А на стр. 128. Не забудьте надеть резиновые перчатки.

ЗАДАНИЕ 2 Подготовьтесь перед отъездом на место отбора проб

Обратитесь к Разделу 2.3 — Вопросы безопасности для получения подробной информации о подтверждении даты и времени отбора проб, получении и проверке расходных материалов, а также проверке погоды и направлений. В дополнение к стандартному оборудованию для отбора проб и одежде, при отборе проб на рН включите следующее оборудование:

pH-метр с комбинированным датчиком температуры и электродом сравнения, pH-метр «pocket pal» или компаратор цветов
Промойте бутыль деионизированной водой для промывки электрода рН-метра (при необходимости)
Паспорт pH для записи результатов

Перед выездом на место отбора проб обязательно откалибруйте рН-метр или «карманный дружок». рН-метр и «карманный приятель» следует калибровать перед анализом пробы и после каждых 25 проб в соответствии с прилагаемой к ним инструкцией.

Если вы пользуетесь карманным другом, используйте буфер, рекомендованный производителем. Если вы используете прибор лабораторного класса, используйте два стандартных буферных раствора pH: 4,01 и 7,0. (Буферы можно приобрести в компаниях, поставляющих тестовые наборы, таких как Hach или LaMotte.) Ниже приводятся примечания относительно буферов.

Буферные растворы должны иметь комнатную температуру при калибровке глюкометра.
Не использовать буфер после истечения срока его действия.
Всегда закрывайте буферы во время хранения, чтобы предотвратить загрязнение.
Поскольку значения pH буфера меняются в зависимости от температуры, измеритель должен иметь встроенный датчик температуры, который автоматически стандартизирует pH при калибровке измерителя.
Не используйте повторно буферные растворы!

ЗАДАНИЕ 3 Соберите пробу

См. Задание 2 в Главе 5 «Условия качества воды» для получения подробной информации о том, как отбирать пробы воды с помощью бутылок с завинчивающимися крышками или пакетов Whirl-pak®.

ЗАДАНИЕ 4 Измерение pH

Процедура измерения pH одинакова, независимо от того, проводится ли оно в полевых условиях или в лаборатории.

Если вы используете «карманный приятель» или компаратор цветов, следуйте инструкциям производителя. Выполните следующие шаги, чтобы определить pH вашего образца, если вы используете измеритель.

Тщательно промойте электрод деионизированной водой.
Поместите рН-метр или электрод в образец. Нажмите кнопку дозатора один раз, чтобы дозировать электролит. Прочтите и запишите значения температуры и pH в соответствующей колонке листа данных. Хорошо промойте электрод деионизированной водой. 3. Периодически измеряйте pH буферов 4,01 и 7,0, чтобы убедиться, что прибор не отклоняется от калибровки. Если он дрейфовал, откалибруйте его заново.

ЗАДАНИЕ 4 Верните полевые листы данных и образцы в лабораторию или пункт выдачи.

Образцы на pH должны быть проанализированы в течение 2 часов после сбора. Если образцы невозможно проанализировать в полевых условиях, держите образцы на льду и доставьте их в лабораторию или пункт выдачи как можно скорее в течение 2 часов.

Ссылки

АРНА. 1992. Стандартные методы исследования воды и сточных вод. 18 ^-й-й изд. Американская ассоциация общественного здравоохранения, Вашингтон, округ Колумбия. Сеть речного дозора. 1992. Полевые и лабораторные процедуры общей щелочности и pH (на основе проекта мониторинга кислотных дождей Массачусетского университета). 1 июля.

Точное измерение pH | WaterWorld

Передовая технология титрования обеспечивает качество и безопасность питьевой воды

Андреа Ф. Гулла

Качество и безопасность питьевой воды имеют первостепенное значение для благополучия населения во всем мире. Чтобы обеспечить надежное снабжение питьевой водой, необходимо надежное тестирование ключевых переменных для поддержки процессов обработки и обеззараживания.

Возможность контролировать pH имеет основополагающее значение для оценки качества воды и широко признана одним из наиболее важных параметров качества и безопасности питьевой воды. Либо низкий, либо высокий уровень pH может быть ранним индикатором загрязнения химическими веществами или тяжелыми металлами; неожиданное значение pH может инициировать дальнейшее тестирование для определения источника загрязнения.

В целях охраны здоровья населения регулирующие органы в США и Европе устанавливают минимальные и максимальные допустимые уровни pH, требуя тщательного контроля этого важного значения. Однако может быть особенно сложно добиться надежных измерений pH со сложными водными матрицами. В ответ передовая технология ионно-селективного электродного титрования позволяет проводить последовательные и точные измерения pH в лаборатории, в полевых условиях и в режиме онлайн, независимо от сложности пробы, чтобы облегчить доступ к безопасной питьевой воде, соответствующей нормативным требованиям.

Ключевая роль pH

рН питьевой воды является ключевым показателем не только растворимости химических веществ (количество, которое может быть растворено в воде), но и биодоступности элементов, которые могут быть полезными для поддержания жизни или оказаться вредными, если превысят определенные пределы, такие как как питательные вещества (фосфор, азот и углерод) и тяжелые металлы (свинец, медь, кадмий и др.). Общие источники загрязнения, обнаруженные с помощью мониторинга pH, включают, помимо прочего: отходы жизнедеятельности животных и человека, использование пестицидов, неправильную утилизацию химикатов и закачку опасных материалов в землю.

Изменение pH воды также может влиять на поведение других химических веществ, присутствующих в воде. Например, аммиак безвреден для рыб в слегка кислой воде, но по мере увеличения pH аммиак становится токсичным и может серьезно повлиять на водную жизнь. В случае тяжелых металлов степень их растворимости определяет их токсичность. Металлы имеют тенденцию быть более токсичными при более низких уровнях рН, потому что они более растворимы.

Адекватный контроль pH воды для муниципалитетов и хозяйственных учреждений имеет решающее значение для обеспечения качества и удобства использования наших водных путей. Города и муниципалитеты со стареющей инфраструктурой могут добавлять ортофосфаты в рамках усилий, направленных на предотвращение коррозии. Для других обработка воды для достижения высокого pH и высокой щелочности снижает растворимость карбонатов свинца, которые также способствуют защитному минеральному слою труб. Индустриализация еще больше увеличивает необходимость постоянного мониторинга и контроля pH наших источников воды в ответ на воздействие кислотных дождей, генерируемых серной кислотой (вырабатываемой угольными предприятиями) и азотной кислотой (вырабатываемой двигателями внутреннего сгорания).

Кислая вода (с pH менее 6,5) с большей вероятностью будет загрязнена тяжелыми металлами и поэтому небезопасна для употребления. С другой стороны, щелочная вода (с pH выше 9,5) может быть безопасной для человека, но может иметь неприятный запах или вкус.

Проблемы измерения pH питьевой воды

В США в Законе о безопасной питьевой воде Агентства по охране окружающей среды указано, что pH питьевой воды должен быть в пределах от 6,5 до 8,5. В Европе Директива о питьевой воде (Директива Совета 98/83/EC) требует, чтобы уровень pH находился в пределах от 6,5 до 9,5.

Помимо защиты здоровья населения и соблюдения нормативных требований, водоочистные сооружения сталкиваются с дополнительными проблемами, связанными с мониторингом pH. Самым большим препятствием является постоянно растущая сложность химического состава воды из-за множества опасных материалов, таких как побочные продукты химиотерапевтических процессов, попадающих в систему водоснабжения. Это значительно затрудняет для традиционных аналитических технологий отделение pH от других элементов, присутствующих в матрице, и тем самым обеспечение точных измерений.

Кроме того, водоочистные сооружения должны проводить измерения pH на протяжении всего процесса очистки. Когда концентрация водородных ионов выше допустимой по регламенту, вода нормализуется и анализируется повторно. В зависимости от размера объекта мониторинг pH может осуществляться онлайн или передаваться независимой службе тестирования. В первом случае объекты могут извлечь выгоду из результатов в режиме реального времени, что позволяет принимать немедленные корректирующие меры в случае превышения пределов. Однако для проведения анализа требуется знающий и опытный персонал. С другой стороны, внешний поставщик предлагает необходимый уровень знаний, но получение результатов может занять больше времени, что прерывает процесс лечения.

Независимо от того, когда и где выполняются измерения pH, аналитические технологии должны обеспечивать точные, надежные и эффективные результаты, чтобы питьевая вода имела желаемое качество и соответствовала последним нормативным требованиям.

Использование передовых технологий титрования

Ионоселективные электроды (ИСЭ) — старейший класс химических сенсоров — обеспечивают превосходную технологию измерения pH, которая широко используется в широком диапазоне приложений, в том числе в биомедицинских, промышленных и экологических секторах. В отличие от других аналитических методов, ИСЭ реагируют на активность, а не просто на концентрацию ионов. Ежегодно на объектах управления водными ресурсами по всему миру проводятся миллиарды измерений, и технология ISE помогает обеспечить безопасность и качество глобальных запасов воды.

Эта технология дает аналитикам возможность различать ионы (Na+, K+, Cl-, Ca2+ и H+), присутствующие в пробе воды, и обеспечивает количественный анализ для определения их концентрации. Когда рН-чувствительный электрод вступает в контакт с образцом, на поверхности мембраны устройства возникает потенциал, и этот мембранный потенциал зависит от рН. Электрод сравнения обеспечивает второй неизменный потенциал для количественного сравнения с изменениями потенциала сенсорной мембраны и выявления критических отклонений от регламентированных пределов.

В то время как миниатюризация технологии ISE была неуловимой и непредсказуемой, разработки в основном были сосредоточены на отказе от жидкого внутреннего заполняющего раствора, обычно используемого в обычных настольных ISE. Это было достигнуто за счет использования гидрогелей, легированных соответствующей солью, и передовой технологии внутренней мембраны. Мембранный интерфейс имеет решающее значение для правильной работы ISE, поскольку он управляет переносом заряда между солью, содержащейся в электролите, и электродом сравнения Ag/AgCl. Селективные композитные мембраны, наиболее успешно используемые в контакте с растворами по обе стороны мембраны, являются активными компонентами многих селективных потенциометрических датчиков и обеспечивают как точность, так и прецизионность прибора.

Однако по мере увеличения химической сложности проб воды электродам становится все труднее различать ионы. В связи с этим разработки в области современных электродных технологий, таких как технологии стеклянных и кристаллических ионных мембран, мембран из ионообменных смол и электродов на основе ферментов, облегчают надежное разделение и измерение pH (и других ионов) даже в очень сложных матрицах. Проводящие полимеры (т. е. электроактивные сопряженные полимеры) также полезны как в качестве ионно-электронных преобразователей, так и в качестве чувствительных мембран в твердотельных ИСЭ. Недавние достижения за последние несколько лет привели к значительному улучшению аналитических характеристик ИСЭ с твердым контактом благодаря использованию проводящих полимеров в качестве преобразователей ион-электрон в сочетании с полимерными ионоселективными мембранами.

Кроме того, сочетая передовые мембранные технологии с рядом функций автоматизации, новейшие ионоселективные электроды также упрощают тестирование pH питьевой воды, обеспечивают точные и воспроизводимые результаты и повышают производительность. Кроме того, эти инновационные технологии позволяют пользователям измерять множество других элементов в одном и том же образце, включая общий аммиак, общий азот, общий фторид и общий хлор, предлагая комплексное решение, которое может помочь оптимизировать процедуры тестирования.

Заключение

Мониторинг pH питьевой воды необходим для обеспечения ее высочайшего качества и соответствия строгим нормативным требованиям.