Калибровка pH метра и правила использования измерительных рН электродов

Существует ли необходимость калибровать PH метр?

Частые калибровки – правильная привычка, которую необходимо получить специалисту, проводящему замеры PH. Это связано с тем, что правильная калибровка позволит отображать все замеры точно и правильно. Функционирование электродов происходит в результате смещений и наклонений, что имеет специальную формулы. В науке данная формула имеет наименование уравнение Нернста. Необходимо понимать, что электроды с течением времени начинают терять свои изначальные свойства и характеристики. Подобная деструктивная тенденция приведет к тому, что применение уравнение Нернста становится невозможным. Получение точной информации при PH замерах, обуславливается необходимость проведения калибровки.

Процедура при правильном проведении, компенсирует старение электродов, определяет их смещение (наклонение) на момент диагностирования. Это позволяет не только обновить электроды, которые начали терять свои функции, но и вовремя произвести их замены.

Применение PH раствора вовремя предупредит пользователя, что электроды неисправны или же были повреждены. Эта важная информация становиться доступной благодаря возможности точного определения смещения (наклонения) электродов.

Смещение электрода – это показания в милливольтах (мВ) при нейтральном значении единицы PH, если принимать за это значение показатель кратный – 7. Наклонение электрода – это изменение мВ по отношению к единице PH.

Конечно же, если при проведении калибровки один из вышеуказанных показателей отклоняется от нормы, но датчик не показывает никаких отклонений, то напрашивается единственный логический вывод. Прибор, отвечающий за измерение показателей, вышел из строя.

Современный рынок насыщен разнообразными предложениями относительно калибровочных бустеров. Разберемся в существующих веществах для проведения операций, касающихся PH калибровки.

Калибровочные бустеры можно условно разделить на три группы:

1. Стандартные;
2. Технические;
3. Высокоточные.

В подобном широком ассортименте растворов для калибровки легко запутается не искушенный человек. Облегчить задачу выбора PH раствора довольно просто. Необходимо разобраться в каждой отдельной группе смесей, предложенных на рынке.

Стандартное оборудование для решения калибровки PH тестеров

Калибровочные растворы, относящиеся к разряду стандартные, имеют точность +/- 0,01 PH. Важным условием проведения калибровки является температурный режим вещества. Температура раствора должна быть 25 С или 77 F.

Значение PH при этом имеет семь показателей, которые колеблются в пределах 1. 68 – 10.01. Самыми востребованными на рынке растворами – это буферы с номинальными показателями: 4,01, 7,01 или же 10,01.

Каждый отдельный раствор имеет свой специфический цвет. Это позволяет легко их различать. Подобная мера со стороны производителей упрощает процесс работы, позволяет не рассматривать каждый раз этикетку на ёмкости с раствором, прерывая производственный процесс.

Стандартные растворы изготовлены согласно стандартам ISO, отслеживаются по NIST. Упаковка калибровочного материала оснащается информацией, которая может быть полезной пользователю, по мнению производителя. Пробирки с раствором представлены: одноразовыми колбами или же крупными емкостями с активным веществом.

Стандартные смеси превосходно годятся для решения одноразовых задач, применяются в любых условиях, подходят для большинства PH метров.

При проведении измерений образца, который выходит за пределы указанного выше температурного диапазона, а именно превышает 25 С, применяются рекомендации, указанные на упаковке раствора.

Следует помнить, что все калибровочные материалы проходят сертификацию. Отдельные производители предоставляют проверочные сертификаты исключительно по просьбе покупателя.

Проблема термокомпенсации, автоматическая термокомпенсация

Проблема компенсации изменений температуры одна из самых важных и самых трудно решаемых в рН-метрии. Погрешность в измерения возникает по трем причинам: В уравнение Нернста входит температура; Равновесные концентрации ионов водорода в буфере и образцах меняются в зависимости от температуры; Характеристики рН-электрода зависят от температуры. 1. Согласно уравнению Нернста, теоретический наклон калибровочной кривой изменяется с температурой. Если прибор не учитывает этого изменения, то к погрешности измерений добавляется ошибка в среднем равная 0.003рН на каждый градус Цельсия и каждую единицу рН от изопотенциальной точки.

Компенсировать изменение наклона калибровочной прямой очень просто, поэтому это делает практически любой современный рН-метр, за исключением самых простейших. Это то, что в рекламных проспектах и спецификациях называется «автоматической термокомпенсацией» (автотермокоменсация, АТС, ATC). Но ни один из приборов не позволяет учитывать следующие две составляющие погрешности. 2. Гораздо более сложной задачей является компенсация изменений равновесных концентраций ионов водорода в образцах с изменением температуры. Проблема заключается в том, что не зная точного химического состава образца невозможно предсказать характер этих изменений. Существует только общая закономерность, что рН нейтральных и щелочных растворов сильнее зависит от изменения температуры, чем рН кислых растворов. При изменении температуры на 25-30 градусов рН может измениться на 0.5 – 1 единицы. Обычные общелабораторные рН-метры никак не учитывают этот фактор, да его и невозможно учесть, так как растворы бывают самые разные. Исключения не составляют и буферные растворы:

температура	значение pH
C	4.01	6.86	7.01	9.18	10.01
0	4.01	6.98	7.13	9.46	10.32
10	4.00	6.92	7.07	9.33	10.18
20	4.00	6.88	7.03	9.22	10.06
25	4.01	6.86	7.01	9.18	10.01
30	4.02	6.85	7.00	9.14	9.96
50	4.06	6.83	6.98	9.01	9.82
70	4.12	6.85	6.99	8.93	9.75

3. Кроме вышеперечисленных причин, температура влияет и на сам корпус электрода и на электролит, находящийся в нем. Все это заметно сказывается на значении рН. Практически никто из производителей этого не учитывает. Исключение составляет Orion, разработавший технологию LogR. Ее суть заключается в том, что сопротивление (R) чувствительной части рН-электрода обратно пропорционально температуре: LogR = 1/T Помимо учета изменяемых с температурой характеристик электрода, это позволяет в принципе отказаться от параллельного измерения температуры, заменив температуру в уравнении Нернста обратным логарифмом сопротивления электрода. К сожалению, из-за низкой точности измерения температуры данная технология не получила широкого распространения.

Что нужно знать о термокомпенсации

Растворы(порошки) для хранения и калибровки электродов ph метров

Даже самые качественные современные приборы для измерения кислотности со временем теряют свою точность. Это происходит потому что измеряемая жидкость постепенно попадает через полупроницаемую мембрану в электрод. И, наоборот, электролит утекает из электрода.

Поэтому периодически проводят настройку рн метра. Эту процедуру называют калибровкой. Проводить её необходимо не реже, чем один раз в месяц. Для лабораторных приборов калибровка делается перед каждым измерением.

Для избежания высыхания электрода и «утечки» электролита его (электрод ph метра) хранят в специальном растворе.

Технические растворы, решающие задачи по калибровке PH

Технические растворы для проведения калибровки уровня PH имеют схожие параметры со стандартными калибровочными веществами. Существенным отличием является более объемный диапазон измерений. Это значительно расширяет практическое применение вещества для обозначения отдельных точек на измерительной шкале PH.

Пользователи технических растворов для калибровки часто сталкиваются с понятием брекинга. Что же это такое? Брекинг – функция, позволяющая проводить замеры вещества в выбранном диапазоне. Это помогает учитывать низшую и высшую точку значения PH в растворе. Например, необходимо измерить содержание PH в соке лимона. Допустим, что PH вещества будет равен значению 2. Таким образом, проводим калибровку измерителя PH в диапазоне 1,01 и 3,01. Получаем в итоге значение, которое будет в диапазоне 1 -3 и даст наиболее точное значение раствора PH.

Для чего нужны буферные калибровочные растворы?

Буферные растворы для ph метров — это жидкости, содержащие стабильную концентрацию ионов водорода, которая заранее известна. В этот реактив опускают измерительный прибор для калибровки и сверяют его показаниями со значением ph раствора. При необходимости вносят поправку в прибор.

У недорогих портативных приборов — ph метров это делается механически, путём подкрутки винта до ph калибровочного раствора. Более дорогие модели имеют автоматическую калибровку, их достаточно опустить в буферные растворы на несколько секунд и нажать соответствую клавишу.

Эта процедура повторяется столько раз, по скольки точкам (значениям калибровочных растворов) настраивается прибор.

Обычно этих точек не более трёх.

Комплект калибровочного раствора

Выбор калибровочного раствора для ph метра

Если Ваш прибор калибруется механически по одной точке (все бюджетные модели), то оптимальный выбор — концентрат растворов со значением pH, близким к значениям измеряемой жидкости. Например, для водопроводной воды это будет концентрат 6.86 pH или 7.

Для устройств с автоматической калибровкой кислотность калибровочных растворов указана в инструкции к прибору.

Одни калибровочные четыре растворы ph

Почему калибровку необходимо производить при температуре 25 ^oC ?

Дело в том, что кислотность раствора зависит от его температуры. Например, при 10^oC значение калибровочного раствора 6.86pH будет равно 6.92pH, а при 50^oC — 6.83pH. Поэтому и калибровку ph метров нужно производить строго при определенной температуре.

При этой же температуре рекомендуется производить и измерения кислотности, даже если ph-метр имеет функцию термокомпенсации. 

Высокоточные калибровочные растворы

Высокоточные калибровочные растворы имеют достаточно широкий диапазон измерения PH, но уступают при этом техническим растворам. Это нивелируется за счет высокой точности раствора. Высокоточные калибровочные растворы обладают точность в +/- 0,002.

Высокоточные калибровочные растворы используются в случаях, когда точность измерения обязана максимально соответствовать натуральным показателям. Как правило, подобные растворы применяются в муниципальных лабораториях, медицинских исследовательски-научных комплексах.

Способы и особенности хранения калибровочных растворов

Обычно калибровочные растворы PH, выпускаются на рынок в специальных колбах, которые были одобрены соответствующими органами США. Это делается для того, чтобы содержание PH в растворе длительно соответствовало тем номиналам, которые указываются производителем на упаковке продукта. Другим видом упаковки является одноразовые пакетики.

Высокоточные калибровочные растворы хранятся в специальных синих колбах. Это защищает вещество от воздействия солнечного света, который деструктивно влияет на него. Следует всегда тщательно закрывать емкости после использования. Соблюдение указанных мер предосторожности обеспечит длительное использование калибровочного раствора.

Важно помнить, что не допускается непосредственное погружение измерительно прибора в емкость с калибровочным раствором. Напротив, всегда следует переливать часть вещества в чисто вымытую емкость, которую следует всегда промывать неионизированной водой.

Никогда не сливайте отработанное вещество обратно с колбу с калибровочным раствором.

Важность периодичности

Проведение калибровки измерительного оборудования зависит от важности выполняемой задачи. Некоторые специалисты рекомендуют калибровать оборудование каждый день, но практический опыт подсказывает, что подобные советы трудновыполнимы. Как правило, процедура калибровки проводиться пару раз в неделю. В подобном случае оптимальным решением станет приобретение бустеров для одноразового применения. Следует помнить, что емкость большего объема с раствором для калибровки имеет срок годности, который не превышает 3 месяца.

Важность влажного хранения pH-электрода

Если ваш электрод сухой, увлажните его чувствительный наконечник в растворе для хранения электродов в течение, как минимум одного часа, а в идеале, оставьте на ночь. Хранение вашего электрода в специальном растворе улучшает его срок службы и производительность. Влажное хранение важно для снижения роста микроорганизмов, предотвращения выщелачивания эталонного электролита и сохранения его целостности. Если у вас нет специального раствора для хранения, то подойдут буферы со значениями pH 4 или 7, но ни в коем случае не пользуйтесь для хранения обычной или даже дистиллированной водой.

Правила калибровки

Часто продаются приборы с заводской калибровкой и их вроде не нужно настраивать. На самом деле до первой работы, после использования прибора его нужно будет откалибровать. Кроме того, настройка может сбиться даже во время транспортировки.

Итак:

• Буферный раствор должен быть всегда свежим. Можно приобрести его в виде порошка и в нужный момент растворять в дистиллированной воде;
• Калибровку нужно проводить в диапазоне, который будет выпадать в проверяемой среде. К примеру, планируется мерить показания кислотности воды, значит калибровка должна производится по среднему значению (если диапазон: pH 6,0 до pH 8,0, оптимальное значение при калибровке — pH 7,0). Наиболее распространенными точками для калибрования является 4,0, 7,0, 10,0;
• Чтобы получить максимально достоверные данные при будущих измерениях требуется калибровку проводить в трех или минимум в 2 точках.

Сам процесс достаточно прост. Приборы, которые имеют аналоговый тип настройки, нужно отрегулировать отверткой до совпадения значения с показателем калибровочного раствора. При цифровом типе требуется следует слегка надавить на стрелку до получения нужного результата. Многие современные устройства имеют функцию самостоятельной калибровки и могут автоматически распознать данные раствора и настроить себя. Конечно, это удобно, но, желательно, чтобы имелась возможность регулировки пользователем для устранения неполадок или возможных неточностей.

Следует соблюдать периодичность калибровки. Она зависит от того, насколько часто происходит эксплуатация. Если измерения производятся практически ежедневно, то она проводится 1/нед. и обязательна внеочередная в следующих случаях:

• Редкая эксплуатация, то есть прибором не пользовались уже месяц;
• Возникли подозрения касательно правильности показаний;
• Производится замер в ядовитых средах;
• Измерения проводятся в нескольких типах жидкостей и значения сильно разнятся, то есть широк диапазон данных;
• Была произведена замена электрода.

Очистка pH-электрода

Чтобы убрать загрязнения, замачивайте электрод в обычном или специальном чистящем растворе, как минимум, 15 минут до начала калибровки. По возможности специалисты настоятельно рекомендуют использовать специальное решение для чистки электродов с учётов состава сред, в которых преимущественно выполняются исследования – то есть, ликвидирующие определённые типы пятен. Например, очищающий раствор для вина удалит глубокие пятна, оставленные красным вином.

После очистки тщательно промойте pH-электрод дистиллированной или деионизированной (DI) водой, а затем промойте его в растворе для хранения не менее, чем за 2-3 часа до калибровки. Мы рекомендуем замачивать электрод на ночь для достижения наилучших результатов.

Проверьте уровень заполнения электролита

Если у вас есть многоразовый электрод, убедитесь, что уровень заполнения электролита находится не менее чем на полдюйма от заливного отверстия или ближе. Проверьте электролит на наличие загрязнений и при необходимости замените его на большее количество электролита.

Используйте магнитную мешалку

Магнитная мешалка обеспечит полное смешивание для достижения однородной концентрации буфера или образца pH. Движение также увеличит время отклика электрода в растворе. Если вы не используете магнитную мешалку, то вы должны осторожно перемешать образец с помощью электрода как во время калибровки, так и при тестировании образцов.

Подготовка рН-электрода

Сначала снимите защитную крышку с электрода и промойте его в деионизированной воде, чтобы удалить возможные кристаллы соли. После полоскания встряхните электрод так же, как жидкостный термометр, чтобы удалить лишнюю воду. Никогда не протирайте чувствительный наконечник электрода. При необходимости пополните электролит. Теперь вы готовы начать калибровку.

Следует понимать, что образование кристаллов соли на вашем pH-электроде является нормальным. Это происходит тогда, когда раствор для хранения испаряется во время транспортировки или в течение длительного периода времени.

Правила ухода

У любого прибора правила ухода заложены в инструкции. С ней нужно внимательно ознакомиться.

Касательно электродов:

• он изготовлен из стекла, а значит следует соблюдать осторожность во время измерительных работ и чистки;
• мыть в дистиллированной воде, дать стечь жидкости и поместить на хранение;
• хранить в соответствующем растворе;
• не хранить в дистиллированной воде;
• если замеры проводились в пачкающей среде, то следует тщательно чистить специальным моющим раствором и даже подержать в нем некоторое время;
• при калибровке сначала нужно слегка помешать раствор электродом;
• не нужно трогать его руками, это может отрицательно сказаться на работе прибора.

Хранить калибровочные растворы нужно в плотно закрытой таре, чтобы не попадал воздух в прохладном месте. Температура должна быть не выше 25°С, но в холодильник помещать не нужно.

Зачастую в защитном колпачке устройства есть раствор для хранения прибора. Его нельзя выливать и желательно держать pH-метр вертикально. Хранить его нужно в сухом прохладном месте. Он должен быть всегда почищен и откалиброван. Таким образом, следует серьезно подойти к калибровке и уходу за pH-метром. Это точный прибор, который требует определенно серьезного отношения к процессу эксплуатации.