W codziennej kontroli składu chemicznego kąpieli galwanicznych pomiar pH jest podstawowym i jednocześnie jednym z ważniejszych pomiarów. Każda kąpiel pracuje prawidłowo w ściśle określonym zakresie pH, które powinno być zachowane. Dla przykładu zbyt niskie pH w kąpielach do cynkowania słabokwaśnego wpływa destrukcyjnie na składniki organiczne, przede wszystkim na wybłyszczacze, a w pasywacjach za niskie pH powoduje, że pasywacja jest agresywna dla powłoki cynkowej i ostatecznie mogą pojawić się przebarwienia na detalach.
Na czym polega pomiar pH?
Metoda potencjometryczna pomiaru pH polega na pomiarze siły elektromotorycznej ogniwa (SEM) złożonego z elektrody szklanej (elektroda wskaźnikowa) i elektrody odniesienia (elektroda referencyjna) zanurzonych w roztworze badanym. Elektrodami odniesienia są zwykle elektroda chlorosrebrowa lub kalomelowa.
Potencjał elektrody szklanej wyraża wzór:
E = E* – (2,303 RT/F) S pH
gdzie:
E* – potencjał elektrody zanurzonej do roztworu o pH = 0
R – stała gazowa
T – temperatura w stopniach Kelwina
F – stała Faradaya
S – względne nachylenie charakterystyki elektrody
Wartości E* i S są dla poszczególnych elektrod różne i zmieniają się wraz z upływem czasu. Z tego względu elektrodę szklaną przed pomiarem trzeba kalibrować. Na ogół procedurę kalibracji wykonuje się co tydzień, a przy dokładniejszych pomiarach codziennie. Procedura kalibracji polega na pomiarze siły elektromotorycznej wyżej wspomnianego ogniwa dla dwóch lub więcej roztworów buforowych o ściśle znanych wartościach pH. Największą dokładność wskazań osiąga się w przypadku, gdy roztwór buforowy ma pH jak najbardziej zbliżone do pH roztworu badanego. Na podstawie tych pomiarów współczesne pehametry wykreślają i zapamiętują charakterystykę elektrody, tj. zależność potencjału elektrody od wartości pH roztworu.
Pomiary pH wykonuje się najczęściej przy pomocy kombinowanej elektrody szklanej, w której elektroda szklana i elektroda odniesienia znajdują się w jednej obudowie, przy czym jako elektrody porównawczej używa się zwykle elektrody chlorosrebrowej. Współczesne pH-metry, pozwalają na pomiar pH z precyzją rzędu ± 0.02 pH dzięki temu, że rezystancja zastosowanych w ich obwodach wejściowych tranzystorów jest rzędu 1014-1016 W oraz że wyposażone są w układy elektryczne do kompensacji potencjału asymetrii, temperatury otoczenia i zmniejszonej sprawności elektrody pomiarowej.
Zasady pomiarów pH
Sposób oznaczania pH jest opisany w normie PN-EN ISO 10523:2012E: Jakość wody – Oznaczanie pH. Przed pomiarami pH-metr należy skalibrować, przy częstym użyciu sprzętu najlepiej raz dziennie. Roztwory buforowe powinno przechowywać się w miejscach bez dostępu światła (najlepiej w ciemnych butelkach) w temperaturze od 2°C do 8°C zgodnie z normą ISO 5667-3. W kalibracji używamy zazwyczaj 2 roztworów buforowych o pH 4.0 i 7.0, jednak w sytuacji kiedy mierzymy np. pH pasywacji używamy również roztworów kalibracyjnych o pH=2.0. Ogólna zasada jest taka, że używamy roztworów kalibracyjnych w zakresie, w którym będzie pomiar próbki. Kalibracja jest prawidłowa jeśli po ustawieniu pH-metru na roztworach wzorcowych mierzone wartości będą w zakresie ± 0.03 w stosunku do wartości oczekiwanej. Przy pomiarze próbki należy pamiętać o tym, aby po zanurzeniu elektrody szklanej i odniesienia w roztworze badanym odczekać ok. 1 minuty do ustabilizowania wartości pH i wówczas odczytać wskazaną wartość pH jako prawidłową.
Ze względu na to, że powierzchnia membrany pokryta jest cienką warstwą uwodnionej krzemionki należy pamiętać o:
- możliwości uszkodzenia membrany przy pomiarach roztworów bardzo kwaśnych (pH<2.0)
- możliwości uszkodzenia membrany w roztworach w roztworach bardzo alkalicznych (pH>9.0)
- szkodliwym oddziaływaniu fluorków (często obecnych w pasywacjach) na szklaną elektrodę
Obecnie producenci elektrod oferują wzmocnione elektrody (zmodyfikowana membrana i obudowa tytanowa), co z pewnością podnosi trwałość urządzeń. Bez względu na wykonanie, dla zachowania prawidłowego działania pH-metru i elektrod pomiarowych należy:
- dobierać elektrody selektywne do pH elektrolitu, w którym będzie pomiar
- pomiary wykonywać możliwie krótko
- w produkcji przy pomiarach ciągłych możliwie często kalibrować pH-metry (sprawdzać stan elektrod)
W laboratorium Technologii Galwanicznych pracujemy na sprawdzonych pH-metrach. Dlatego jeśli nie mają Państwo możliwości pomiarów u siebie zachęcamy do korzystania z Naszych usług laboratoryjnych. W razie potrzeby pomożemy dobrać urządzenie do istniejących potrzeb.
Dla stałych Klientów przygotujemy specjalną ofertę i atrakcyjne warunki współpracy.
Wszelkich dodatkowych informacji udzieli nasz Dział Laboratorium:
e-mail: laboratorium@tegal.pl
tel. 42 647 09 01
Zapraszamy!!!
