Die Messung und Regelung des pH-Werts ist essenziell für eine effiziente Prozesskontrolle, um hohe Produktausbeute und -qualität zu gewährleisten. Seit vielen Jahren werden in der chemischen Industrie erfolgreich pH-Sensoren mit Polymerelektrolyt eingesetzt, die sich besonders durch ihre Resistenz gegenüber verschmutzenden Medien auszeichnen. Die InPro 4260 greift dieses erfolgreiche Konzept auf und bietet eine Reihe von Verbesserungen, die sie zum Allrounder für die pH-Messung in chemischen Applikationen macht.
Dr. Klaus-Peter Mang
Mit der Einführung der Xerolyt-Elektrode 1983 wurde das häufigste Problem bei der pH-Messung nachhaltig gelöst: die Verschmutzung des Diaphragmas. Klassische Elektroden enthalten einen flüssigen Bezugselektrolyten, der über das Diaphragma in das Medium tritt. In kritischen Proben, wie man sie häufig in chemischen Anwendungen antrifft, können die Mikroporen eines konventionellen Keramikdiaphragmas leicht verstopfen. Dies führt zu unerwünschten Diffusionspotenzialen, die mit in die Messkettenspannung eingehen und den pH-Messwert verfälschen. Bei Polymerelektroden ist der Elektrolyt soweit verfestigt, dass er nicht mehr fließt. Auf ein herkömmliches Keramikdiaphragma kann verzichtet werden, stattdessen steht der Polymerelektrolyt über zwei offene Verbindungen von ca. 1 mm Durchmesser mit dem Medium in Kontakt. Diese großen Poren können von Partikeln wieder freigespült werden. Darum eignen sich Elektroden mit Polymerelektrolyt besonders für Emulsionen und Suspensionen und werden in Medien eingesetzt, die konventionelle Elektroden schnell verschmutzen lassen.
Polymer verbessert die Messleistung
Das erste patentierte Xerolyt-Polymer wies gewisse Einschränkungen auf. Bei niedrigen pH-Werten wurde es durch Säure angegriffen, so dass der Messbereich auf pH 2 bis 14 beschränkt werden musste. Der Druckfestigkeit bis 16 bar bei +25 °C bzw. 6 bar bei +100 °C war schon sehr beachtlich. Mit Einführung des Polymers Xerolyt Plus bei der Elektrode InPro 4250 konnte der Messbereich auf pH 0 bis 14 erweitert werden, die Druck- und Temperaturbeständigkeit stieg auf 16 bar bei +25 °C bzw. 8 bar bei +130 °C. Der integrierte Temperaturfühler garantiert eine korrekte Temperaturkompensation der Elektrodensteilheit und damit korrekte Ergebnisse bei Kalibrierung, Justierung und Messung. Die Elektrode InPro 4260 mit Xerolyt Extra besitzt dieselben Spezifikationen wie ihr Vorgänger InPro 4250, die Messleistung in kritischen Proben konnte aber nochmals deutlich verbessert werden:
- sehr gute Stabilität auch bei Exposition gegenüber Lösemitteln; der Messketten-Nullpunkt bleibt stabil
- stabile und reproduzierbare Messung auch in Medien mit sehr niedrigem oder sehr hohem Salzgehalt (VE-Wasser, Salzsolen)
- stabile und reproduzierbare Messung auch bei wechselnden Rühr- oder Durchflussgeschwindigkeiten.
Die entscheidenden Vorteile, die das neue Polymer bietet, wurden in zahlreichen Versuchsreihen, nicht nur im Labor, sondern auch unter realen Einsatzbedingungen bei Anwendern, sichtbar: Es ist sehr genau und schnell, überaus langlebig und besonders stabil. Die pH-Einstabmesskette InPro 4260 mit Polymerelektrolyt Xerolyt Extra ist der Allrounder für Anwendungen in der Chemischen Industrie und eignet sich besonders gut für alle kritischen Applikationen in rauen Umgebungen und unter drastischen Prozessbedingungen. Anwender profitieren dabei von dem geringeren Wartungsbedarf, längeren Kalibrier-/Justierzyklen, höherer Zuverlässigkeit, besserer Prozesskontrolle und vereinfachter Lagerhaltung.
Sensortechnik
Schon heute sind fast die Hälfte aller Sensoren mit einem Temperaturfühler ausgestattet, Tendenz steigend. So wie mit Einführung der pH-Einstabmesskette die Zweistabmesskette abgelöst wurde, werden gerade Elektroden ohne Temperaturfühler durch solche mit Temperaturfühler abgelöst. Mit der zusätzlichen Integration einer Platin-Hilfselektrode können weitere Funktionen zur Verfügung gestellt werden:
- Erdung des Messmediums bei störenden elektrischen Potenzialen aus dem Prozess
- Parallele Messung des Redox-Potenzials
- Online-Überwachung von Membran- und Bezugselektrodenimpedanz
Zusätzlich hält auch heute die Digitaltechnik Einzug in die bisher analogen pH-Sensoren. pH-Sensoren mit digitalem Datenchip im Elektrodenkopf werden intelligent und bieten eine schnelle Inbetriebnahme dank automatischer Sensorerkennung und Einlesen der Sensordaten (Plug and Measure). Darüber hinaus zeichnen sich die Elektroden durch eine Kalibrierung und Justierung unter optimalen Bedingungen, eine erweiterte Sensordiagnose mit vorausschauender Wartung, eine Aufzeichnung der kompletten Sensorhistorie zur GxP-gerechten Dokumentation (FDA 21 CFR Part 11) und eine Aufzeichnung der Sensorbelastung und Hinweise auf Betriebszustände (CIP/SIP-Zähler, Sensortausch) aus. Das zugrunde liegende Konzept ISM (Intelligent Sensor Management) ist von der Wahl des verwendeten Stecksystems unabhängig. Egal ob digital oder analog, nieder- oder hochohmig, induktiv gekoppelt oder kontaktbehaftet, allein die zuverlässige Übertragung des Messwerts und der Sensordaten ist ausschlaggebend. ISM ist bereits für zahlreiche pH- und Sauerstoffsensoren erhältlich, darunter die InPro 4260 mit Polymerelektrolyt Xerolyt Extra.
cav 403
Mehr zur InPro 4260
Wissenswertes über pH-Elektroden
Unsere Webinar-Empfehlung
Der Webcast MTP und modulare Produktion bietet eine einzigartige Gelegenheit, mehr über die aktuellen Entwicklungen bei MTP und in der modularen Produktion zu erfahren.
Chemie- und Pharmaproduktion braucht mehr Flexibilität
In der heutigen sich schnell wandelnden Welt stehen…
Teilen:
