E+H PH计传感器培训资料

pH传感器pHSensorsPart1:我们生活周围的pH测量Part2:pH传感器的结构Part3:pH的计算以及影响pH测量的因素Part4:pH传感器维护Part5:E+H的pH探头Part6:Memosens–测量技术的一场革命TheEnd内容目录2020/4/14pH测量覆盖我们生活的各个方面：清洗液:肥皂,漂白,等食品:酸奶,可乐,啤酒,水，等污水:工业污水,市政污水化工生产:杀虫剂,TiO2,合成染料,环氧树脂塑料生产:PVC,PP,等。制药:胰岛素,青霉素,抗体,等。纸浆&造纸:造纸机入口pH测量的应用领域2020/4/14pH的定义pH01234567891011121314Range10010-110-2...10-14alkalineacidneutralH+-concentration[mol/l]10,10,010,0010,00010,000010,0000010,00000010,000000010,0000000010,00000000010,000000000010,0000000000010,000000000000010,0000000000000012020/4/14CocaCola2,5Fanta3,0Applejuice3,5Beer4,1-4,6Butter4,8-4,9Humanskin4,8-5,8Freshmilk6,7-7,1Humanblood7,4Albumen7,6-8,0SoapDrainpipecleaner11-12Sodiumhydroxide(1mol/l)14常见介质的pH值01234567891011121314Back2020/4/14pH测量需要具备的条件利用电化学原理进行pH测量的传感器温度传感器.连接到过程的安装支架把传感器mV信号转化为4-20mA信号的变送器。2020/4/14pH电极电路替代产品:复合式电极测量电极与参比电极分开的分离式电极2020/4/14pH电势链测量电极3molKCl+内部缓冲液3molKClpH变送器参比电极2020/4/14测量电极的工作原理如果“内部”pH=“外部”pH---nopotentialdifference=0mV(=pH7)“外部”H+-离子过量=正电荷“外部”H+-离子较少=负电荷--结果:potentialdifference++++----内部缓冲液酸溶液pH7碱溶液pH7凝胶层:0,0001mm玻璃膜厚度:0.2-0.5mmpH7H+H+2020/4/14参比电极结构Ag-AgCl-KCl”盐桥“防止金属与过程介质直接接触Junction防止过程介质进入电极AgClstorageforsaturationduringtemperaturechangesSaturationprovidesconstantpotential2020/4/14参比电极的隔膜(diaphragms)类型Openaperture开孔：响应速度很快容易受污容易被毒化Ceramic陶瓷：响应速度快容易受污生物适合PTFE/Teflon多空透水材料：鲁棒性好(robust)响应速度较慢抗污性好2020/4/14IsFET-传感器(TopHit)工作原理：IsFETH+---H+H+Gateinsulator:厚度:约0,1mm材料:Ta2O5(氧化钽)参比电极IsFETs也遵循NERNSTslaw!2020/4/14IsFET-传感器示意图1gateinsulatorwithsemiconductorphase2ceramicboard3specialflatsealing4温度传感器5隔膜6参比电极7elasticfixing8PEEKbody123456782020/4/14pH计算U...SensorvoltageUo...VoltageatpH=7.00R...GasconstantT...TemperatureinKelvinF...FaradayconstantH+...ActivityofH+-ionsn...Loadoftheion(H+=1)NernstFormula2020/4/14pH电极的斜率:54,20mV/pHat0°C59,16mV/pHat25°C74,04mV/pHat100°C温度对pH信号的影响pH1pH7pH130°C-0,40-0,420°C00040°C+0,40+0,460°C+0,810+0,8180°C+1,230+1,23@pH7不受温度影响各电势之和构成偏置2020/4/14电极上发生了什么？2020/4/14pH电极的清洗Foodindustry,mustardcoating时间间隔?清洗间隔与测量介质有关。响应速度变慢、斜率变小、测量值不稳定等预示着电极受污。每次标定前须进行清洗。清洗方法?用合适的清洗液，去除电极上的小沉积物。使用软刷或者合适的清洗液，以去除黏附性污垢。把电极浸放如清洗液中，以去除顽固污垢。2020/4/14为什么需要定期标定?通过标定，修正变送器中的测量误差。而这些测量误差是由于电势链中的电势变化而引起。当电极被污染引起某个或某些电势变化时，需要进行标定。良好测量状态下的电极不需标定(除非电极长时间工作，老化).2020/4/14pHBuffer－性价比高经济性:标定液容量可选5000ml罐用于TopCalS，维护量小。100ml和1000ml瓶标准应用20ml瓶用于食品、制药行业的一次性使用。PufferCPY202020/4/14pHBuffer－准确性高使用E+H的标定液标定，pH测量更准确。Certifiedtraceabilitytointernationalstandards(DIN/NIST)有效性:24monthsEasy:E+Htransmitters的标定液自动识别经济性:适合不同工况的容量选择2020/4/14pH电极的储存电极保存时须保持湿润。最好的储存溶液是pH7或3mol的KCl溶液.禁止把电极放入去离子水或碱液中储存。如果传感器在储存阶段变干了,可以把传感器浸放到pH7或3mol的KCl溶液中一段时间。KCl将会恢复含水玻璃膜和参比隔膜。2020/4/14pH-electrodesCPS71CPS11CPS41CPF81OrbisintCeraliquid2020/4/14pH玻璃电极–CPS11/CPF81OrbisintWCPS11(standardelectrode)凝胶填充-参比系统长时间稳定PTFE隔膜-抗污性好、维护小响应速度慢OrbipacWCPF81凝胶填充，PTFE隔膜电极带电缆,前后都有NPT¾“的螺纹连接-适合浸入或插入式安装双接液参比系统,KNO3盐桥-防毒化性能更高如S2-或CN-离子可选内置前置放大器-测量值传输无干扰可选扁平玻璃膜-适用于快速流量或者含纤维介质2020/4/14pH玻璃电极–CPS41CeraliquidPCPS41(带3A证书)液态KCl电解液,陶瓷隔膜-适用于低电导率介质(≥0.1µS/cm)-响应速度极快-测量准确度最高-抗毒化性能最好加压液态KCl电解液-适用于易堵塞电极的介质操作较复杂2020/4/14pH玻璃电极–CPS71CeragelPCPS71(带3A证书和生物适应性)双接液参比电极系统-毒性物质扩散距离长，抗毒性强陶瓷隔膜-响应速度快陶瓷的精细透水孔防止细菌在透水孔中生存-3A证书两腔室中的凝胶不含致癌的丙烯酰胺-生物适应性，用于食品、制药、发酵等行业耐高压加热Autoclavable,SIP+CIP清洗。蛋白质沉淀，染料等可能堵塞陶瓷隔膜2020/4/14CPS71–双接液参比电极结构pH–玻璃膜陶瓷隔膜盐桥电解液(viscousgel)参比电解液(fixedgel)Ag/AgCl温度传感器双接液参比/盐桥电解液开放环接液独特保护的Ag/Pt–引线2020/4/14pH玻璃电极–CPS91/CPF201OrbiPoreCPS91:开孔隔膜，极其稳定的凝胶电解液-适用于悬浮液，乳状液，高沉淀等易堵塞电极的介质-受温度和压力波动的影响小-响应速度很快，维护小PuriSysCPF201专门为高纯水pH测量设计316不锈钢流量支架-pH读数稳定-消除流量对pH测量的影响2020/4/14应用领域含有大量污垢、泥浆的介质抗污Teflon隔膜介质易造成电极中毒双接液参比系统介质含有大量易造成参比电极中毒、污染（如油脂）的物质液体电解液参比系统pH变化快速且频繁的介质陶瓷隔膜CPS11CPF81/CPS71CPS41电极的选择2020/4/14MemosensconvertstheglasselectrodeintoadigitalsensorMemosens–pH测量技术的革命2020/4/14Memosens工作原理电极与电缆之间采用感应式连接。电极plug-in连接头中含有芯片。能量通过感应式连接对该芯片供电。电极plug-in连接头与电缆coupling之间的双向感应式信号传输。2020/4/14Memosens的高安全性Memosens主要消除了如下问题：腐蚀接触不良盐桥潮湿泄漏高阻抗连接接地2020/4/14Memosens使高阻抗变得无关紧要Memosens:pH信号被数字化后采用非接触传输。=不再存在潮湿问题UpH带plug-in连接头的电极电缆coupling电缆变送器标准探头:低阻抗成分将导致电极斜率下降。原因是电极、电缆内部电阻上的分压。2020/4/14如果传感器与变送器之间的连接断开，则数字通讯断开，变送器上的报警灯将变亮。安全性提高。Memosens的其他优点传感器主动故障报警功能内置数据存储功能•生产数据•生产日期,订货号,序列号•当前特征•工作总时间,消毒次数,max/minpH/T（预防性维护）•标定数据•标定日期,零点,斜率,等温点（支持离线实验室标定）•传感器信息•位号2020/4/14现场标定v.s.离线实验室标定PastToday在理想环境下进行标定和维护2020/4/14Themany-sidedOrbiPoreCPS91DThemostcopiedOrbiSintCPS11DThehygienicCeraGelCPS71DMemosens电极2020/4/14TheEndThankyouforYourAttendance2020/4/14CPF81结构FixedcableReferencelead1.electrolytechamberfilledwithKClPTFEdiaphragm2.electrolytechamberfilledwithKNO3(detoxificationchamber)Pt100pH-sensitiveglassmembranePTFEdiaphragm(doublejunction)2020/4/14