máy phân tích pH là gì
Máy phân tích pH đo độ axit hoặc độ kiềm của một dòng quá trình một cách liên tục và ngay tại chỗ, rồi biến số đọc đó thành một tín hiệu mà hệ thống điều khiển có thể tác động theo. Độ axit không được đo trực tiếp: cảm biến phát sinh một điện áp nhỏ qua màng thủy tinh, mà đáp ứng của nó bám theo hoạt độ ion hydro của dung dịch, và máy phân tích chuyển tín hiệu milivolt đó thành một giá trị pH dựa trên một phép hiệu chuẩn có bù nhiệt độ.
Khác biệt thực tế giữa một máy phân tích và một máy đo pH nằm ở điều xảy ra sau phép đọc. Máy đo được mang tới mẫu và đọc số; máy phân tích được lắp trong đường ống hoặc trong bồn và ở lại đó, giữ một tín hiệu cho một bơm định liều, một bộ điều khiển hoặc một máy ghi. Đó là lý do kiểu máy này xuất hiện ở nơi pH phải được giữ chứ không chỉ được kiểm tra - trung hòa nước thải, định lượng hóa chất, lên men, xử lý nước cho lò hơi và nước làm mát, và các quy trình thực phẩm hoặc đồ uống nơi một lô sản phẩm phải được chứng minh là nằm trong một dải cho phép.
Phần lớn khó khăn của những lắp đặt kiểu này không nằm ở phần điện tử. Nó nằm ở điện cực: điện cực có trụ nổi trong môi trường đo hay không, khớp nối tham chiếu có còn thông trong một dòng bẩn hoặc giàu protein hay không, và có ai với tới được nó để làm sạch và hiệu chuẩn hay không. Trang này trình bày những quyết định đó, cùng ranh giới giữa máy phân tích pH và các phép đo lân cận thường bị nhầm với nó.
Cách máy phân tích pH đo
Một điện cực đo bằng thủy tinh và một điện cực tham chiếu tạo thành một tế bào mà điện áp của nó phụ thuộc vào hoạt độ ion hydro của dung dịch nằm giữa chúng. Quan hệ đó là theo thang logarit, nên một đơn vị pH ứng với một mức thay đổi milivolt cố định chứ không ứng theo tỷ lệ thuận; máy phân tích biến chênh lệch milivolt đó thành số đọc pH nhờ một phép hiệu chuẩn thiết lập trên các dung dịch đệm đã biết.
Hai điều rút ra từ cấu tạo đó. Thứ nhất, phép đo là một phép so sánh, nên phần tham chiếu của tế bào quan trọng ngang phần đo. Một khớp nối tham chiếu bị tắc hoặc suy kiệt biểu hiện ra bằng một số đọc trôi hoặc đáp ứng chậm mà không lần hiệu chuẩn lại nào chữa được. Thứ hai, màng thủy tinh là một vật tư tiêu hao. Nó lão hóa, bị mất nước nếu được phép khô, và bị axit flohidric cũng như kiềm mạnh tấn công ở nhiệt độ cao. Một số đọc pH không giữ được hiệu chuẩn thường đang báo về tình trạng của điện cực chứ không phải về một lỗi của bộ truyền.
Nhiệt độ làm thay đổi tín hiệu ra của tế bào, và nó cũng làm thay đổi hóa học của chính quy trình. Bù nhiệt độ tự động hiệu chỉnh đáp ứng của điện cực theo nhiệt độ đo được, nhưng không hiệu chỉnh được một quy trình mà pH thực sự thay đổi theo nhiệt độ. Đó là hai việc khác nhau, và chỉ một trong hai việc đó là bài toán bù.
Lựa chọn cấu hình
Phần lớn thông số được quyết định bởi những lựa chọn này chứ không phải bởi cấp chính xác. Mỗi lựa chọn ràng buộc lựa chọn kế tiếp, nên chúng được chốt theo thứ tự.
| Cấu hình | Tùy chọn cần xác định | Nó thực sự quyết định điều gì |
| Kiểu điện cực đo | Bầu thủy tinh, thủy tinh mặt phẳng, và các thân không thủy tinh dạng rắn hoặc dạng antimon | Cảm biến có trụ nổi trong môi trường đo hay không và nó cần bao nhiêu công bảo dưỡng. Một mặt phẳng chịu được mài mòn và đóng bám ở nơi một bầu thủy tinh sẽ bị bẩn hoặc vỡ. |
| Hệ tham chiếu | Khớp nối đơn hoặc khớp nối kép, ở dạng gel, dạng nạp lại được hoặc dạng rắn | Phần tham chiếu hành xử ra sao trong một dòng bẩn, chứa sunfua hoặc giàu protein. Khớp nối kép tách phần tham chiếu khỏi mẫu, đó là điều giữ cho nó sống được trong các môi trường ăn mòn. |
| Bù nhiệt độ | Tự động, dùng một cảm biến tích hợp hoặc một cảm biến riêng, hoặc nhập tay | Số đọc có bám theo đáp ứng của điện cực khi nhiệt độ quá trình thay đổi hay không. Không có nó, một điện cực tốt vẫn báo một số sai mỗi khi nhiệt độ khác với điểm hiệu chuẩn. |
| Kiểu lắp đặt | Nhúng, cắm vào, kiểu dòng chảy xuyên, và các khớp rút được hoặc khớp qua van bi | Có với tới được cảm biến và rút nó ra mà không phải xả cạn đường ống hay không. Trên một đường ống có áp, điều này quyết định việc hiệu chuẩn là một công việc thường quy hay phải dừng máy. |
| Cách bố trí bộ truyền | Tích hợp và gắn ngay trên đầu, hoặc một máy phân tích riêng lắp ở một vị trí thuận tiện | Giá trị được đọc ở ngay chỗ có đường ống, hay ở chỗ có người nhìn thấy và thao tác được. |
| Đầu ra và điều khiển | 4-20 mA, rơ-le báo động và rơ-le định liều, và các tùy chọn bus số | Máy phân tích chỉ báo cáo, hay còn dẫn động một bơm định liều hoặc một van. Điều khiển bằng rơ-le là thứ cho phép một vòng trung hòa chạy độc lập. |
| Phương án vệ sinh | Vệ sinh thủ công, hoặc một bộ rửa tự động bằng tia, bằng chổi hoặc bằng siêu âm | Bao lâu thì phải mở đường ống một lần. Với một nhiệm vụ hay bám bẩn, cách vệ sinh phần lớn quyết định chi phí bảo dưỡng. |
| Kết nối quá trình và vật liệu thân | Kích thước khớp nối, chiều sâu cắm, và vật liệu thân phần tiếp xúc | Cụm thiết bị có bắt được vào chỗ lắp sẵn có và trụ được trong môi trường đo ở nhiệt độ cùng áp suất của quá trình hay không. |
Cách chọn máy phân tích pH
| Yếu tố | Vì sao nó quyết định kết quả | Cách xác định trước khi gửi yêu cầu |
|---|
| Dải đo pH và dải cần giữ | Một quy trình được giữ chặt quanh điểm trung tính và một quy trình dao động trên toàn thang đo đặt ra yêu cầu khác nhau lên điện cực và lên quy trình hiệu chuẩn | Nêu dải dự kiến và, quan trọng hơn, dải giá trị phải được giữ. |
| Nhiệt độ quá trình | Nó chi phối cả việc chọn điện cực lẫn việc cảm biến trụ được bao lâu | Cho biết nhiệt độ thường và nhiệt độ tối đa, kể cả chu kỳ vệ sinh hoặc tiệt khuẩn. |
| Môi trường hóa chất | Axit flohidric, kiềm mạnh, sunfua và các chất hữu cơ, mỗi thứ tấn công một phần khác nhau của tế bào đo | Liệt kê mọi môi trường đo mà cảm biến sẽ gặp, kể cả các chất tẩy rửa. |
| Chất rắn, sợi và xu hướng đóng bám | Bám bẩn làm tắc khớp nối từ rất lâu trước khi nó làm hỏng thủy tinh | Mô tả những gì có trong dòng và đường ống đó đã cần được vệ sinh hay chưa. |
| Áp suất, và nó có thay đổi hay không | Khớp nối tham chiếu có đáp ứng với áp suất, và chân không hoặc một áp suất dao động có thể kéo phần tham chiếu vào mẫu | Nêu áp suất đường ống và nó có ổn định hay không. |
| Khả năng tiếp cận để bảo dưỡng | Một máy phân tích mà không ai với tới được là một máy phân tích sẽ trôi số | Nêu rõ cảm biến có rút được ra khỏi đường ống đang chạy hay không và xung quanh nó còn lại bao nhiêu chỗ. |
| Phân loại khu vực và xịt rửa | Những điểm này thay đổi vỏ và các khớp nối, chứ không chỉ thay đổi nhãn | Nêu hạng phân loại và khu vực đó có bị xịt rửa bằng tia nước hay không. |
Nếu một trong các điểm này vẫn chưa xác định được, hãy gửi những thông tin đã có. Báo giá có thể được lập dựa trên mô tả nhiệm vụ và hoàn thiện sau khi bổ sung các phần còn thiếu.
Các lựa chọn thay thế gần nhất
Đây là những loại mà một yêu cầu về máy phân tích pH thường hóa ra là, và là điểm mà lựa chọn thực sự được quyết định.
| Loại thay thế gần nhất | Điều gì phân biệt nó với máy phân tích pH |
| Máy đo pH quá trình | Cùng hóa học điện cực nhưng trong một cụm thiết bị đơn giản hơn, dành cho chỉ báo tại chỗ chứ không dành cho một vòng điều khiển. Nơi số đọc phải dẫn động việc định liều hoặc phải được ghi lại liên tục, thì máy phân tích mới là thiết bị cần dùng; nơi chỉ cần có người nhìn thấy giá trị tại bồn, thì máy đo là đủ. |
| Máy phân tích ORP | Đo thế oxy hóa - khử của dung dịch tính bằng milivolt, và đó mới là đại lượng mà việc khử trùng cùng một số vòng định liều oxy hóa thực sự cần. Nó không phải phép đo thay cho pH: một dòng nước clo có thể giữ pH ổn định trong khi ORP của nó thay đổi, và điều ngược lại cũng hoàn toàn có thể xảy ra. |
| Máy phân tích độ dẫn điện | Đếm các ion hòa tan chứ không đếm ion hydro. Nó bền hơn nhiều trong các dòng nước bẩn và không cần khớp nối tham chiếu, đó là lý do nó được ưu tiên cho giám sát nước rửa và cho việc phát hiện nhiễm bẩn. Nó không phân biệt được axit với kiềm. |
| Máy phân tích clo | Đo trực tiếp lượng chất khử trùng còn dư. pH và clo có liên quan về mặt hóa học nhưng không thay thế được cho nhau trong vòng điều khiển: khi nghĩa vụ phải có là lượng clo dư ở dạng tự do, thì đo pH và suy ra clo không chứng minh được sự phù hợp. |
| Máy đo TDS | Báo tổng chất rắn hòa tan, thường được suy ra từ phép đo độ dẫn điện. Kết quả cho biết có bao nhiêu chất hòa tan, chứ không cho biết dung dịch là axit hay kiềm, và không phụ thuộc vào cân bằng giữa hai thành phần đó. |
| Máy phân tích chất lượng nước | Một cụm thiết bị đa thông số, có thể kèm một kênh pH bên cạnh các kênh khác. Nó phù hợp với một trạm giám sát nơi cần nhiều số đọc từ cùng một điểm; một máy phân tích chuyên dụng là lựa chọn tốt hơn nơi một phép đo phải được kiểm soát chặt. |
Bốn trong số này thường được đem ra chỉ định trong khi yêu cầu thực tế lại là pH, và hai trong số đó hoàn toàn không trả lời được câu hỏi cần hỏi. Chốt điều đó trước khi đặt mua thiết bị rẻ hơn là để sau khi lắp đặt mới phát hiện ra.
Nội dung cần có trong yêu cầu
Phản hồi đầu tiên có thể là một báo giá thay vì một loạt câu hỏi nếu yêu cầu mang theo những thông tin này. Khi không biết một giá trị, hãy gửi mô tả nhiệm vụ và chúng tôi sẽ xác nhận nó ngụ ý điều gì.
- Tên và thành phần của môi trường đo, kể cả các chất lỏng dùng để vệ sinh hoặc tiệt khuẩn
- Dải đo pH dự kiến, cùng dải giá trị phải được giữ
- Nhiệt độ thường, nhiệt độ tối đa và nhiệt độ khi vệ sinh
- Áp suất đường ống, nó có ổn định hay không, và có xảy ra chân không hay không
- Chất rắn, sợi, dầu hoặc xu hướng đóng bám trong dòng
- Số đọc có phải dẫn động việc định liều, hay chỉ cần được hiển thị và ghi lại
- Kiểu lắp đặt khả thi tại điểm đo, và khả năng tiếp cận để tháo ra
- Tín hiệu đầu ra cần có và thiết bị sẽ đọc nó
- Phân loại khu vực và yêu cầu xịt rửa
- Số lượng, cảng đến và thời gian giao hàng yêu cầu
