Sensoren mit integriertem Temperaturfühler

pH-Wert genau bestimmen

InPro-pH-Elektroden mit integriertem Temperaturfühler
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Sensoren mit integriertem Temperaturfühler ermöglichen eine korrekte Übermittlung der Temperatur an das pH-Messgerät sowie eine genaue Bestimmung der pH-Werte durch automatische Temperaturkompensation. Da kein externer Temperaturfühler angeschlossen werden muss, sind sie einfach in Handhabung und Installation.

Dr. Klaus-Peter Mang

Jedes Messgut ändert individuell mit der Temperatur seinen pH-Wert. Dieser Effekt ist jedoch nicht kompensierbar, da in der Regel die Abhängigkeit des pH-Wertes von der Temperatur nicht bekannt ist. Darum muss für eine Vergleichbarkeit der Ergebnisse mit jedem pH-Wert immer auch die Messtemperatur dokumentiert werden. Das Elektrodensignal ist ebenfalls von der Temperatur abhängig. Dieser Einfluss ist nach der elektrochemischen Theorie bekannt und kann dementsprechend kompensiert werden.
Abhängigkeit bestimmen
Das Elektrodensignal lässt sich anhand der Nernst-Gleichung beschreiben. Aus der Messkettenspannung berechnet das Messgerät auf Basis der Kalibrierdaten den pH-Wert. Zur korrekten Anzeige muss wegen der Temperaturabhängigkeit der Elektrodensteilheit die Messtemperatur berücksichtigt werden. Dazu stehen prinzipiell drei Möglichkeiten zur Verfügung:
• separate Messung der Temperatur und Eingabe in das Messgerät (manuelle Temperaturkompensation),
• Anschluss eines externen Temperaturfühlers zusätzlich zur pH-Elektrode (z.B. Pt100, Pt1000) zur automatischen Temperaturkompensation,
• Verwendung einer pH-Elektrode mit integriertem Temperaturfühler (Pt100 oder Pt1000) zur automatischen Temperaturkompensation.
Der Trend geht eindeutig zum Einsatz von Sensoren mit integriertem Temperaturfühler. Sie ermöglichen eine korrekte Übermittlung der Temperatur an das pH-Messgerät sowie eine genaue Bestimmung der pH-Werte durch automatische Temperaturkompensation. Da kein externer Temperaturfühler angeschlossen werden muss, sind sie einfach in Handhabung und Installation.
Automatische Kompensation
Eine am Messgerät falsch eingestellte oder an das Messgerät falsch übermittelte Temperatur führt zu einem Messfehler DpH. Dieser ist umso höher, je größer die Temperaturdifferenz DT ist und je weiter vom Nullpunkt der Elektrode entfernt gemessen wird. Für die Temperaturkompensation dreht das pH-Messgerät die Elektrodenkennlinie im Messkettennullpunkt pH0, das bedeutet, es stellt die temperaturrichtige Steilheit ein. Tatsächlich jedoch müsste die Drehung im Isothermenschnittpunkt der Elektrode erfolgen. Der Isothermenschnittpunkt pHiso ist dadurch gekennzeichnet, dass sich bei allen Temperaturen die Elektrodenkennlinien in einem Punkt schneiden. Da der Isothermenschnittpunkt nicht ganz genau im theoretischen oder praktischen Elektrodennullpunkt liegt, ergibt sich bei der Temperaturkompensation stets ein systematischer Fehler. Dieser Fehler ist über den gesamten Messbereich konstant und umso geringer, je näher Isothermenschnittpunkt und Messkettennullpunkt zusammen liegen. Hochleistungselektroden unterscheiden sich unter anderem von einfacheren Sensoren dadurch, dass pHiso und pH0 sehr nahe zusammen liegen und dadurch der systematische Fehler sehr gering gehalten werden kann.
Integrierter Temperaturfühler
Die pH-Sensoren der Serie InPro für die industrielle Online-Messung sind mit integriertem Temperaturfühler ausgestattet. Die Elektroden lassen sich in den Bereichen Chemie, Pharma, Biotechnologie, Abwasser und Nahrungsmittel einsetzen. Der Anwender hat die Wahl zwischen pH-Sensoren mit integriertem Pt100- oder Pt1000-Temperaturfühler. Damit ist der Anschluss an alle handelsüblichen pH-Transmitter möglich.
Für den Einsatz in pharmazeutischen und biotechnologischen Prozessen gibt es sterilisierbare Sensoren. Hochleistungs-Membrangläser und ein Hochtemperatur-Bezugssystems stellen sicher, dass sich die Elektrodenkennlinie, die durch eine 2-Punkt-Kalibrierung vor der Sterilisation erfasst wird, durch den Sterilisationsprozess nicht verändert. Das Bezugssystem (Ag/AgCl-Ableitung) zeichnet sich durch hohe Langzeitstabilität und einen weiten Temperatureinsatzbereich aus. Es ist ökologisch unbedenklich, da es keine giftigen Schwermetalle enthält. Die Silberionensperre verhindert Diaphragmaprobleme durch schwerlösliche Silberverbindungen.
Alle pH-Sensoren besitzen einen VarioPin-Steckkopf. Das VP-Stecksystem ist robust, korrosionsbeständig, wasser- und staubdicht (IP67) und sterilisierbar. Es lässt sich zwischen -30 und 140 °C einsetzen. Die Kontakte sind vergoldet.
Halle 9.1, Stand B18-B21Stand
E cav 357
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