Herzlich Willkommen Bienvenue Welcome. ph-wert Messung. - Grundlagen - Inbetriebnahme einer ph-wert Messkette. Manfred Schleicher

Transkript

1 Herzlich Willkommen Bienvenue Welcome ph-wert Messung - Grundlagen - Inbetriebnahme einer ph-wert Messkette Manfred Schleicher

2 Hinweis zur Präsentation Diese Präsentation soll bei einem Einstieg in die ph-wert Messung behilflich sein 2

3 Was ist ph-wert?

4 Was ist ph-wert? Vereinfacht gesagt beschreibt der ph-wert, ob ein Medium sauer, neutral oder basisch reagiert Der ph-wert ist ein Maß für die Wasserstoffionenkonzentration Prinzipiell ist der ph-wert um so geringer, je mehr Wasserstoffionen (H+) in einer Flüssigkeit vorhanden sind 4

5 Aufbau von Elektroden - ph- und Referenzelektrode

6 Die ph-elektrode Inneres Ableitsystem H + H + H + H + Innenelektrolyt Glasmembran Die Membran der ph-elektrode ist negativ geladen Die Wasserstoffionen tragen eine positive Ladung Je mehr Wasserstoffionen von der Membran aufgesammelt werden, um so positver wird das Potenzial an der Membran 6

7 Kennlinie einer ph-elektrode ph-wert Spannung 7

8 Die ph-elektrode ph-wert ist temperaturabhängig Der ph-wert ist temperaturabhängig Zur Kompensation stehen zwei Alternativen zur Verfügung: Einsatz eines Widerstandsthermometers, Abweichung wird kompensiert: Unterliegt die Messlösung keinen Temperaturschwankungen, kann die vorliegende Temperatur fest am Messumformer eingestellt werden: 8

9 Die ph-elektrode ph-wert ist temperaturabhängig Bei manueller Temperaturvorgabe: Liegt an der ph-elektrode nicht die am Messumformer eingestellte Temperatur vor, ergeben sich folgende Abweichungen 9

10 Die ph-elektrode ph-wert ist temperaturabhängig ph-wert-abweichung in Abhängigkeit vom Temperaturunterschied zwischen eingestelltem und wirklichem Wert der Messlösung 10

11 Bauform ph-elektroden JUMO bewegt sich im Bereich der Wasser- und Abwasseranalyse In diesen Bereichen kommt überwiegend die Kugelform zum Einsatz: 11

12 Die Referenzelektrode Das Potenzial an der ph-elektrode ist ein Maß für den ph Wert, der Stromkeis muss jedoch geschlossen werden Die Verbindung schafft die Referenzelektrode Die Elektrode bringt im Normalfall kein zusätzliches Potenzial in den Messkreis 12

13 Die Referenzelektrode Einfüllöffnung für Elektrolyt Ableitsystem Diaphragma Die Referenzelektrode schafft über Ableitsystem, Elektrolyt und Diaphragma die Verbindung zur Messlösung 13

14 Diaphragma Das Diaphragma schafft die Verbindung zwischen Elektrolyt und Messlösung Je durchlässiger das Diaphragma, umso zuverlässiger funktioniert die Messung Elektrolytverbrauch steigt Standzeit für Referenzelektrode sinkt 14

15 Diaphragma Keramik-Diaphragma Das dargestellte Keramik-Diaphragma ist geeignet für Messungen in unverschmutzten Messlösungen (Trinkwasser, Schwimmbädern etc. In verschmutzen Messlösungen werden großflächigere Diaphragmen eingesetzt (weitere sind lieferbar): 15

16 Der Messkreis ph- und Referenzelektrode 16

17 ph-einstabmesskette Konstruktiv wird eine ph-elektrode um die Referenzelektrode gebaut, man erhält eine ph-einstabmesskette 17

18 ph-einstabmesskette ph-elektrode Referenz-Ableitsystem Einfüllöffnung Referenzelektrolyt Referenzelektrode Referenzelektrolyt Glasmembran Diaphragma Inneres Ableitsystem ph-elektrode innenelektrolyt 18

19 Messkabel Spezielles Koaxialkabel Aufgrund der Hochohmigkeit der ph-messkette werden spezielle Koaxialkabel verwendet Innenseele Innere Isolierung Zusätzliche Isolation Kupfergeflecht Äußere Isolierung Die Innenseele führt das Signal der ph-elektrode Das Kupfergeflecht liefert das Potenzial der Referenzelekrode 19

20 Inbetriebnahme einer ph-wert-messkette am Beispiel eines JUMO AQUIS 500

21 Montage Armaturen Zur Montage stehen eine Vielzahl von Armaturen zur Verfügung wie bspw.: Durchflussarmaturen Eintaucharmaturen 21

22 Montage Ausrichtung der Einstabmesskette Membran und Diaphragma müssen sich vollständig in der Messlösung befinden Die Einbaulage ist so zu wählen, dass der elektrische Anschluss über der Glasmembran liegt (mindestens ca. 10 aus der Waagerechten) 22

23 Verdrahtung Einstabmesskette Signal ph-elektrode Signal Referenzelektrode (über Abschirmung) 23

24 Verdrahtung Temperaturfühler - Option Der Einsatz eines Temperaturfühlers ist im Fall von schwankenden Temperaturen empfehlenswert 24

25 Verdrahtung Temperaturfühler Separater Fühler Bei regelmäßig auszutauschenden Einstabelektroden ist die Verwendung eines separaten Temperaturfühlers zu empfehlen Der Anschluss der ph-einstabmesskette erfolgt in diesem Fall über das 2-polige N-Steckkopfsystem 2-poliges N-Steckkopfsystem ohne und mit 13,5 Aussengewinde 25

26 Verdrahtung Temperaturfühler in Elektrode ph-einstabmessketten sind weiterhin mit kombiniertem Temperaturfühler lieferbar Die Elektroden sind in diesem Fall mit einem SixPlug-System ausgestattet (frühere Bezeichnung SMEK) 26

27 Konfiguration Temperaturfühler vorhanden oder Einstellung Festwert Temperaturfühler vorhanden Kein Temperaturfühler vorhanden 27

28 Kalibrierung Allgemeines In einem ph-messkreis kann ein Offset vorliegen, dieser entsteht meist durch die Referenzelektrode Auch die Empfindlichkeit der ph-elektrode ändert sich über die Zeit Kalibrierungen kompensieren Offset und Änderungen in der Empfindlichkeit Als Hilfsmittel stehen Pufferlösungen oder Handmessgeräte zur Verfügung 28

29 Kalibrierung Allgemeines Eine Kalibrierung erfolgt üblicherweise in der Kalibrierebene In diesem Fall muss zuvor die jeweilige Kalibrierprozedur frei geschaltet werden (bspw. über das Konfigurationsprogramm) 29

30 Kalibrierung Zweipunktkalibrierung Die Zweipunktkalibrierung kompensiert Offset und Steilheit der Messkette, benötigt werden zwei Pufferlösungen: Die Zweipunktkalibrierung ist das Standardverfahren 30

31 Kalibrierung Zweipunktkalibrierung Platzieren der Einstabmesskette in Pufferlösung 1 (bspw. ph 7) Kalibrierverfahren wählen (1) Bei manueller Temperaturvorgabe diese definieren (2) ph-wert messen und vorliegenden Messwert definieren (3+4): Sensor spülen 31

32 Kalibrierung Zweipunktkalibrierung Platzieren der Einstabmesskette in Pufferlösung 2 (bspw. ph 4) ph-wert in Messumformer definieren 32

33 Kalibrierung Ein und Dreipunktkalibrierung Weiterhin bieten die Messumformer zwei weitere Kalibrierungen an: Einpunktkalibrierung für Anwendungen in welchen die Einstabmesskette nicht mit Pufferlösungen in Kontakt kommen darf (Reinstwasser). Kalibriert wird mit der Messlösung und einem Handmessgerät Dreipunktkalibrierung, für Anwendungen im sauren und alkalischen Bereich 33

34 Lagerung von Einstabmessketten KCL-Lösung Lagerzeit von Einstabmessketten ist zeitlich begrenzt Elektrolyt des Referenzsystems tritt aus (Austrocknung) Lagerung erfolgt in einer mit KCL gefüllten Nasshaltekappe 34

35 Auf Wiedersehen Au revoir Good Bye JUMO GmbH & Co. KG MANFRED SCHLEICHER Dipl. Ing. (FH) Schulungsleiter und Referent Weiterbildung Tel.: 0661/ Das aktuelle Seminarprogramm im Internet unter: