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pH-Messung

Wie pH-Elektroden auch Hochtemperaturanwendungen verkraften

| Redakteur: Sonja Beyer

Bei Temperaturen über 90°C mit einer Elektrode den pH-Wert messen – geht das? Und wie muss eine dafür geeignete Elektrode beschaffen sein?

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Die Komponenten einer pH-Einstabmesskette: Glaselektrode und Referenzelektrode (Bild: Jumo)
Die Komponenten einer pH-Einstabmesskette: Glaselektrode und Referenzelektrode (Bild: Jumo)

Mit dem pH-Wert, dem Maß für die Konzentration von Wasserstoffionen, steht und fällt die Qualität des Endprodukts in Branchen wie der chemischen Industrie, der Pharmazie, der Lebensmittelindustrie, der Abwasserbehandlung und der Wasseraufbereitung. Deshalb ist er eine der am meisten verwendeten Messgrößen in der Analytik. Ermitteln lässt er sich mit mehreren Messprinzipien: dem kolorimetrischen, dem fotometrischen oder dem elektrochemischen. Um jedoch Abweichungen zu vermeiden, die dann entstehen können, wenn unterschiedliche Messverfahren zum Einsatz kommen, legen nationale und internationale Normen fest, dass der pH-Wert nach dem elektrochemischen Messprinzip mit einer Glaselektrodenmesskette zu ermitteln ist.

Aufgebaut ist diese

  • entweder als Kombination aus einer Messelektrode mit pH-sensitivem Membranglas und einer Referenzelektrode mit möglichst pH- und temperaturunabhängigem Potenzial
  • oder als Einstabmesskette, die eine bauliche Vereinigung von Mess- und Referenzelektrode ist.

Das Messprinzip

Zwei elektrochemische Halbelemente sind für die Messung entscheidend: An der Messelektrode bilden Wasserstoffionen ein vom pH-Wert der Messlösung abhängiges Potenzial, während das Potenzial der Referenzelektrode vom pH-Wert unabhängig bleibt und konstant ist. Zwischen den beiden Potenzialen entsteht dadurch eine Differenz, die Messkettenspannung, die das elektrische Signal des Sensors verursacht. Der leistungsfähigste Sensor für diese Art der pH-Messung ist die Glaselektrode, da ihr Arbeitsbereich praktisch den gesamten pH-Bereich abdeckt und sie eine hohe Beständigkeit besitzt: pH-Einstabmessketten können mehrere Jahre lang halten und sind in den meisten Messmedien verwendbar. Moderne Bauformen sind außerdem so robust, dass auch die häufig gefürchtete Zerbrechlichkeit von Glas bei den meisten Anwendungen kein Problem ist.

Seit Langem ist die pH-Einstabmesskette mit Glasmembran deshalb der Standardsensor für die Messung in flüssigen Medien und wird in den meisten Laboren sowie in Trink-, Abwasser- und Prozessanlagen verwendet. Für welche Messaufgabe ein Sensor sich eignet, darüber entscheidet sein Membranglas. Denn nicht jede pH-Elektrode verträgt sich beispielsweise mit jedem Medium, was die Messergebnisse verfälschen oder gar den Sensor schädigen kann. Um solche Folgen zu vermeiden, hat Jumo spezielle Membrangläser für unterschiedliche Anwendungsgebiete entwickelt (siehe Tabelle).

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