Products Solutions Services. Basics of. ph

Vergelijkbare documenten
Wat is een ph meting?

Basics of ph. Theorie én praktijk (in 25 minuten en 10 slides ) Bart Küpers Productmanager Analyse, Endress+Hauser

Digitale communicatie tussen analytische. sensoren <-> transmitters. Classification: EXTERNAL. 10/12/2009 Bart Küpers. Slide 1

Gecombineerde ph-elektroden Met gecombineerd glas- en Ag/AgCl referentiesysteem.

OVER PH: HET METEN VAN PH IS NIET MOEILIJK, MAAR ER IS VEEL ONBEGRIP OVER DEZE METING. DAAROM: DE ANTWOORDEN OP UW VERZAMELDE VRAGEN.

Uitwerkingen van de opgaven uit: CHEMISCHE ANALYSE ISBN , 1 e druk, Uitgeverij Syntax Media Hoofdstuk 17 Potentiometrie bladzijde 1

Beheer en onderhoud van de W T W ph-meters

Neutraliseren doe je zo. Meting/regeling upgraden naar industrie 4.0? Spreker: Joran Paets Product manager sensors

5 VWO. H8 zuren en basen

ANORGANISCHE ANALYSEMETHODEN/WATER BEPALING VAN DE PH. De ph wordt gedefinieerd als het negatieve logaritme van de waterstofionen activiteit:

Ph-meting voedingsmiddelen

5 Water, het begrip ph

ph ORP Temperatuur Geleidbaarheid TDS Opgeloste Zuurstof Salinity Weerstand

Bepaling van de ph. Ministerieel besluit van 15 april Belgisch Staatsblad van 20 mei 2009 WAC

Opgaven zuurgraad (ph) berekenen. ph = -log [H + ] poh = -log [OH - ] [H + ] = 10 -ph [OH - ] = 10 -poh. ph = 14 poh poh = 14 ph ph + poh = 14

Specificaties HI HI HI HI EC, EC/Troebelheid Uitbreiding tot HI niet tot HI niet

ph ORP Temperatuur Geleidbaarheid TDS Opgeloste Zuurstof Salinity Weerstand

OXIDATIE- REDUCTIE POTENTIAAL SENSOR BT57i

Gebruikershandleiding

+31 (0) E:

Race om nauwkeurigheid

BUFFEROPLOSSINGEN. Inleiding

Basics flowmetingen. De basis informatie over: Thermal Mass / Positive Displacement / Turbine / Verschildruk en VA Flowmeters

- Instelbare meetfrequentie - Gemakkelijk te bedienen - Stevige behuizing

5.4 ph van oplossingen van zwakke zuren of zwakke basen

Oefentoets zuren en basen havo

Bedieningsvoorschrift Pool Basic EVO Redox

Hoofdstuk 3: Water, zuren en basen

vrijdag 15 juni :26:05 Midden-Europese zomertijd H6 Zuren en basen 4havo voorjaar 2012

Proces Instrumentatie op maat

Potentiometrische bepaling van sulfide

GEBRUIKSAANWIJZING TESTER SERIES 1-5

Je kunt de ph van een oplossing meten met een ph-meter, met universeelindicatorpapier of met behulp van zuur-base-indicatoren.

Zelfs zuiver water geleidt in zeer kleine mate elektrische stroom en dus wijst dit op de aanwezigheid van geladen deeltjes.

Waterdichte ph-meter phscan30

Eindexamen scheikunde havo 2006-I

ZOUTGEHALTESENSOR BT78i

Basics flowmetingen. De basis informatie over: Magnetisch Inductieve/ Vortex/ Ultrasone en Coriolis Massa Flowmeters

Bepaling van de elektrische geleidbaarheid

De waterconstante en de ph

SWB605 PowerMount. Vergelijking van PowerMount. met analoge weegmodules

Opgave 1. Opgave 2. b En bij een verbruik van 10 ml? Dan wordt de procentuele onnauwkeurigheid 2 x zo groot: 0,03 / 20 x 100% = 0,3% Opgave 3

M-Module Vul hier de identcode van uw regelaar in!

GEBRUIKSAANWIJZING. PCE Brookhuis B.V.

ph- en redox-insteekelektroden voor laboratoriummetingen

Bepaling van de buffercapaciteit

Meetapparaten Top-aanbiedingen

TOEPASSINGEN BELANGRIJKSTE EIGENSCHAPPEN

JUMO basis sensoren. ph-glaselektroden. Afmetingen Type /15... Type /11...

Oefentoets zuren en basen vwo

Organische vracht continue on-line bewaken. Peter-Jan van Oene, 8 november 2011, nieuwegein

Hoofdstuk 3: Zuren en basen

SE voorbeeldtoets 5HAVO antwoordmodel

Vloeibare plantenvoeding bestaat uit 3 hoofdelementen (NPK) en sporenelementen (ijzer, borium, calcium, magnesium enz enz)

ANORGANISCHE ANALYSEMETHODEN/WATER GELEIDBAARHEID

Gebruikershandleiding

Water Tester. Bestnr.: Omwille van het milieu 100% recyclingpapier

OEFENOPGAVEN VWO ZUREN EN BASEN + ph-berekeningen

Specificaties tot ms/cm 0 tot ppt (g/l) C temperatuur* C temperatuur

Aanvullende bedieningsvoorschriften DULCOMARIN II, Sensormodule (ph, redox/orp, temperatuur) DXMaM

Relatieve luchtvochtigheid

Bepaling van de buffercapaciteit

EVENWICHTEN VOOR ZUREN EN BASEN

Hoofdstuk 6: Zure en base oplossingen / ph

Schone handen, schone fabrieken, maar dan geldbesparend.

Hoofdstuk 14: Zuur-Base

6 VWO SK Extra (reken)opgaven Buffers.

Meting ter plaatse van temperatuur, ph, elektrische geleidbaarheid, opgeloste zuurstof, vrije chloor en gebonden chloor

+31 (0) E:

Welkom. Basisinformatie over geleidbaarheid metingen

Uitwerkingen van de opgaven uit: BASISCHEMIE voor het MLO ISBN , 3 e druk, Uitgeverij Syntax Media Hoofdstuk 18 Oxidimetrie bladzijde 1

+31 (0) E:

Basics flowmetingen. De basis informatie over: Magnetisch Inductieve/ Vortex/ Ultrasone en Coriolis Massa Flowmeters

Wanda Guedens en Monique Reynders. Universiteit Hasselt, België

18.44 Veldanalyse-set ph grond/isfet

Alle meetgegevens. Altijd en overal. Op iedere smartphone, tablet of PC. Het WiFi dataregistratiesysteem testo Saveris 2. Analyse & Rapportage

PH-meting voedingsmiddelen

Reinigen en desinfecteren

Augustus geel Chemie Vraag 1

Vocht, een lastige parameter in de food procesindustrie?

po 2 -metingen in metaalslakken

Berekening van de saturatie-index

Eindexamen havo scheikunde pilot 2013-I

Bepaling van de exacte molariteit van ca. 0,1 M natronloog

Eindexamen natuurkunde 1-2 havo 2008-I

Kalibreren van meetapparatuur

UITWERKING CCVS-TENTAMEN 26 mei 2015

Gebruiksaanwijzing Ultrasone wanddiktemeter TM 8812

Significante cijfers en meetonzekerheid

Handleiding voor demonstratie multimeter

ßCalciumChloride oplossing

Proces Instrumentatie op maat

1. Onderzoeksvraag Hoe kunnen we een geheimschrift ontwikkelen m.b.v. natriumcarbonaat?

In het artikel worden een aantal stoffen genoemd die men aan kauwgom kan toevoegen om daarmee het tandbederf tegen te gaan.

Bestnr HANNA instruments waterdichte ph- en temperatuurmeter HI en HI 98128

INSTALLATIE. Elektriciteitsverbruik. Diagram systeeminstallatie. Oververhitting verbinding TITANIUM CEL. AQUASCENIC gesynchroniseerd met FILTRATIE

Duurzaam Legionella Beheer in Koeltorens. Dit project wordt mede mogelijk gemaakt door SNN, koers Noord

Geleidbaarheid. Ministerieel besluit van 29 jan Belgisch Staatsblad van 18 feb 2015

Welke meettechnieken zijn er?

Transcriptie:

Products Solutions Services Basics of. ph Slide 1

Wat is een ph meting? ph = zuurgraad van een vloeistof ph = potentia Hydrogenii / pondus Hydrogenii mv potentiaal in een ph-meetelektrode opgewekt door waterstof ionen (H + ) ten opzichte van een stabiele referentiespanning(/elektrode) Slide 2

De ph van alledaagse producten 0 1 HCl (zoutzuur) Coca Cola 2,5 2 3 Fanta 3,0 Appelsap 3,5 4 Bier 4,1-4,6 Boter 4,8-4,9 5 Huid 4,8-5,8 Melk 6,7-7,1 6 7 Menselijk bloed 7,414 Eiwitten 7,6-8,0 8 9 Zeep Zepen 11-12 10 11 12 13 14 NaOH (1 mol/l) 14 Slide 3

Basisch Zuur Basics of ph ph meting: extreem hoge gevoeligheid & meetbereik ph H + concentratie (mol/l) OH - concentratie (mol/l) H 2 O H + + OH - 0 1 1 0,1 0,00000000000001 0,0000000000001 Kw = H + x OH - 2 0,01 0,000000000001 = 10-14 mol/l 3 0,001 0,00000000001 4 5 0,0001 0,00001 0,0000000001 0,000000001 1 liter ultrapuur water = evenveel H + als OH - = 6 7 8 9 Neutraal 0,000001 0,0000001 0,00000001 0,000000001 0,00000001 0,0000001 0,000001 0,00001 dus ph-neutraal! ph = -log H + 10 11 12 0,0000000001 0,00000000001 0,000000000001 0,0001 0,001 0,01 Voorbeeld 1: ph = -log [0,01] ph = 2,00 13 14 0,0000000000001 0,00000000000001 0,1 1,0 Voorbeeld 2: ph = -log (0,000000000001] ph = 12,00 Slide 4

Om een idee te krijgen van dit extreem grote meetbereik Meetbereik ph 0 14 komt overeen met gewicht-bereik van: 1 mg 100 biljoen mg 1 zandkorrel 174 stuks maximaal beladen Airbus A380 Slide 5

Hoeveelheid zuur/base nodig voor ph neutralisatie Van ph 12 naar ph 7 -> 1 liter HCl nodig Maar Daarna van ph 7 naar ph 4 -> slechts 0,01 liter HCl (= 10 ml!) Hierdoor is een veel gehoorde klacht bij ph neutralisatie in een tank: eerst komt er helemaal geen reactie en vervolgens schiet de ph regeling door Let op: dit voorbeeld is niet geschikt om ph regelingen op te ontwerpen, maar alleen om de log.schaal een praktisch handvat te geven Slide 6

Hoe wordt ph gemeten? 1. Lakmoespapier Voordeel: erg goedkoop in aanschaf. Nadeel: lastig om productieprocessen op te sturen 2. Potentiometrische meting glas ph elektrode ca. 85 % van alle ph elektroden IsFET ph elektrode ca. 10 % Pfaudler ph elektrode ca. 5 % Slide 7

Opbouw ph elektrode: vroeger 3 losse elektroden! analoog mv signaal over coax kabel ph gevoelige elektrode Referentie elektrode Temperatuur sensor 1. de ph elektrode meet een analoog potentiaal (in mv) 2. ten opzicht van een (hopelijk ) stabiele referentie elektrode 3. uiteraard temperatuur gecompenseerd Slide 8

Meetprincipe ph sensor: 2 elektroden + temp.sensor Temp.comp. ph elektrode mv potentiaal afhankelijk van ph waarde Omvorming naar ph Referentie elektrode mv potentiaal (onafhankelijk van ph waarde) 3 mol/l KCl + Interne buffer 3 mol/l KCl ph glasbol Diafragma (open, PTFE, keramisch, sleuf, ) Slide 9

Opbouw ph elektrode: tegenwoordig Digitaal Memosens signaal over standaard kabel mv =ph 1. De ph elektrode meet een potentiaal (in mv) 2. ten opzicht van een (hopelijk ) stabiele referentie elektrode 3. temperatuur gecompenseerd 4. alle signalen worden in sensor omgezet naar digitaal signaal 5. en vervolgens inductief via connector naar meetversterker gestuurd Slide 10

Glasbreuk detectie Glazen ph sensor met een haarscheurtje in de glasbol Weerstand glas daalt direct van ca. 400 MegΩ naar 3 kiloω (of zelfs kortsluiting) tussen meet- en referentiesensor Transmitter reageert direct met alarmsignaal Slide 11

Welke magie gebeurt er bij die glasbol?!? Dikte glasbol: 0.2-0.5 mm Gel laagje: 0.0001 mm Zure oplossing ph < 7 H + + + + Interne buffer ph 7 + - - - - Basische oplossing ph > 7 H + Als binnen ph = buiten ph geen potentiaal verschil = 0 mv = ph 7 Buiten meer H + -ionen dan binnen = positief mv potentiaal tov ref. elektrode = ph <7 Buiten minder H + -ionen dan binnen = negatief mv potentiaal tov ref.elektrode = ph >7 Slide 12

Temperatuur invloed op de ph meting Foute gedachtengang: een ph sensor heeft een temperatuursensor, dus temp.compensatie vindt automatisch plaats Zelfs ph buffer 7 heeft temp. invloed! Idem voor ph buffer 4 Wat is de invloed van temperatuurverandering van het proces op de ph waarde van uw medium? Voorbeeld: ph van lijm Oplossing: maak uw eigen mediumcomp.tabel Slide 13

Nauwkeurigheid van ph meting 3 grote oorzaken voor de totale fout van de meting 1. de sensor 2. kalibratie 3. proces Hoe berekenen we de totale fout? RootMeanSquare methode (wortel uit som der kwadraten) Slide 14

1. Wiskundige fout van ph sensor Toepassing: lage geleidbaarheid, 40 C, flow + druk aanwezig, PTFE diafragma ph-waarde van interne buffer (ΔpH=0,02) -> (ΔpH) 2 = 0,0004 Temperatuur invloed van interne buffer (ΔpH=0,03) -> (ΔpH) 2 = 0,0009 Potentiaal bij ph en Referentie Ag/AgCl elektrode (Δu=0,5mV)/s=-59mV/pH = 0,0083 -> (ΔpH) 2 = 0,0007 Temp.invloed potentiaal bij ph- + Ref. Ag/AgCl elektrode T=25-50 C -> (Δu=2 mv)/s=-59mv/ph = 0,0340 -> (ΔpH) 2 = 0,0011 Diafragmapotentialen door druk P = 2 Bar en 100µS/cm -> (Δu=2 mv/s=-59mv/ph) = 0,0340 -> (ΔpH) 2 = 0,0011 Diffusie diafragmapotentiaal 6pHà7pH -> (Δu=1 mv/s=-59mv/ph) = 0,017 -> (ΔpH) 2 = 0,0003 Flow diafragmapotentiaal 0.5m/s en 100µS/cm -> (Δu=5 mv/s=-59mv/ph) = 0,0847 -> (ΔpH) 2 = 0,0071 Geheugeneffect van de glasbol van de ph sensor 6pHà7pH en T=40 C -> (Δu=1 mv/s=-59mv/ph) = 0,017 -> (ΔpH) 2 = 0,0003 Selectiviteit van het glasmembraan (zuur/base fout & temp.afhankelijk) ph 6; T=40 C -> ΔpH =0,01 -> (ΔpH) 2 = 0,0001 Fout van de steilheid ph sensor (Δs= 0,95mV/pH / s=-59mv/ph) = 0,0161 -> (ΔpH) 2 = 0,0003 Fout van het nulpunt ph sensor Δn =0,035 ph -> (ΔpH) 2 = 0,0012 Som van deze (ΔpH) 2 = 0,0135 Slide 15

2. Wiskundige fout van kalibratie ph NERD alert! Toepassing: lage geleidbaarheid, 40 C, flow + druk aanwezig, PTFE diafragma Buffer ph 4,00 ±0,02 -> (Δ ph) 2 = 0,0004 Buffer ph 7,00 ±0,02 -> (Δ ph) 2 = 0,0004 Uitgaande van perfect stabiele temperatuur! Som van deze (ΔpH) 2 = 0,0008 Slide 16

3. Wiskundige fout van proces ph NERD alert! Toepassing: lage geleidbaarheid, 40 C, flow + druk aanwezig, PTFE diafragma Tegenwoordig meestal digitale sensoren met inductieve connectoren dus geen signaalverliezen/verstoringen/emc/slechte connectoren/vocht etc. Additionele potentialen zoals elektrostatische oplading (Δ2mV)/s=59mV = 0,0034 -> (ph) 2 = 0,0011 (ΔpH) 2 = 0,0011 Niet meegenomen in deze calculatie: Suboptimale installatie Fout van de temperatuurmeting Te hoge stroming in proces Luchtbellen Vervuiling(!) Verlopen/vergiftigen van ph sensoren (kalibratie nodig!) Onnauwkeurigheid transmittersignaaluitgang / ingangskaart besturingsysteem Slide 17

Totale fout ph meting ph NERD alert! Toepassing: lage geleidbaarheid, 40 C, flow + druk aanwezig, PTFE diafragma (ΔpH) 2 ph sensor = 0,0135 (ΔpH) 2 Kalibratie = 0,0008 (ΔpH) 2 proces = 0,0011 Fout ph sensor 2 + (Kalibratie)2 + (Proces)2 = 0,0154 Fout vlgns RMS methode 0, 0154 = 0, 12 ph deel Voorzichtige conclusie: fout van een schone & gekalibreerde ph sensor in dit proces is 0,12 ph deel. Maar nu de vraag: hoe is dit te controleren? Slide 18

Wens ph: goede nauwkeurigheid of hoge herhaalbaarheid? Gaat het bij een ph meting om nauwkeurigheid of herhaalbaarheid (precision)? Voorkeur 2! Voorkeur 1! Courtesy: www.hitachi-hightech.com Slide 19

Toepassingen: Van PhD onderzoek in R&D lab. Wetsus: Syngas desulphurisation Slide 20

tot proces toepassing in een fabriek Neutralisatie van afvalwater door ph & redox regeling + automatische reiniging Slide 21

(warm) aandrijfwater Basics of ph Sterke vervuiling in het proces Inline reinigen met Chemoclean Liquiline CM44x transmitter Voordeel: Mogelijk om elk kwartier bv. 15 seconden te reinigen! Chemoclean injector CYR10 Doorstroomarmatuur CPA250 met CPR31 reinigingselektrode Reinigingsmiddel Slide 22

Hoe meetafwijkingen te voorkomen en compenseren? Reiniging Reiniging met regelmatig interval garandeert een betrouwbare meting Het reinigingsinterval is afhankelijk van het medium en hoe snel elektrode vervuilt Kalibratie Afhankelijk van proces & gewenste nauwkeurigheid Proefondervindelijk vaststellen per applicatie Buffer ph 4 en ph 7 vervuiling: kalk aanslag vet eiwitten reinigingsmiddel: azijn, 2 5% HCL Dreft afwas, 2 5% NaOH Biotex groen / pepsine De vuistregel is wanneer proces onder de ph7,00 zit, er gereinigd moet worden met een product boven ph7 en vice versa Slide 23

Kalibratie met ph buffer 4 en 7 + mv Nulpunt Steilheid 4 7 ph - mv Kalibreren vs. justeren. Kalibreren = vergelijken van meetwaarde sensor met standaard buffers. Justeren = meetwaarde sensor aanpassen zodat de sensor hetzelfde aanwijst als de buffers Slide 24

Maar hoe goed/prettig is het om een ph meting in de fabriek te reinigen / kalibreren? Slide 25

Digitale ph sensoren: reiniging + kalibratie in lab/werkplaats! Reiniging / Kalibratie in fabriek: Reiniging / Kalibratie mèt Memobase Plus: Slide 26

Dankzij lab/werkplaatskalibratie: Procesoptimalisatie en verlenging levensduur ph sensoren Slide 27

Statement van Bayer Technology Services / Lanxess: Memosens verlaagt Opex (operationele kosten) Concreet: 25 % minder arbeidskosten 20 % lager sensor verbruik dankzij lab kalibratie 15 % minder kosten in kabelvervanging Slide 28

Praktijk vb1: AVR Botlek ph in gaswassers en AWZI Slide 29

Praktijk vb2: Avebe Foxhol ph in geoxideerd zetmeel Slide 30

Praktijk vb3: staalproducent in NL Slide 31

Take aways ph 1. NERD alert! 2. Cola is heel erg slecht voor je tanden omdat het zo zuur is 3. Logaritmische schaal (factor 10 concentratietoename per ph deel) 4. Automatische inline reiniging zorgt voor langer onderhoudsinterval 5. Kalibratie in lab/werkplaats bespaart geld en zorgt voor minder stilstand Slide 32

Vragen? Slide 33