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pH 측정기

pH 측정 개요

pH 측정기 는 pH로 알려진 용액의 산도 또는 알칼리도를 측정하는데 사용되는 장비입니다. pH는 산도 또는 알칼리도의 정도를 보여주는 측정 단위입니다. 0에서 14까지의 척도로 측정됩니다.

pH 수치가 제공하는 정량적 정보는 산의 활동 정도 또는 수소이온 활동의 측면에서의 염기를 표현합니다. 물질의 pH 수치는 수소이온[H+]과 수산화이온[OH-] 농도 비율과 직접적인 관련이 있습니다. H+ 농도가 OH- 농도보다 높으면 물질은 산성, 즉 pH 수치가 7보다 작아집니다. OH- 농도가 H+ 농도보다 커지면 물질은 염기성을 가지게 되며 pH 수치는 7보다 커집니다. H+와 OH- 이온의 양이 동일하게 존재한다면 물질은 중성이며 pH 수치는 7이 됩니다. 산과 염기는 자유로운 수소이온과 수산화이온을 각각 가집니다. 주어진 용액 내에서 수소이온과 수산화이온 간의 관계는 주어진 설정환경 하에서는 동일하며 다른 쪽을 파악하면 나머지도 알 수 있습니다.

ph미터

pH측정기에 관한 더 자세한 정보

pH 측정

pH의 개략적인 수치는 pH 수준이 변화하면 색이 변하는 pH 시험지나 표시기를 사용하면 알 수 있습니다. 이러한 표시기는 정확도에 제한이 있으며 색을 띈 또는 탁해진 표본을 정확하게 해석하기 어려울 수 있습니다.

용어 “pH”의 의미

용어 pH는 “p”로부터 파생되었으며 이는 음수 알고리즘을 나타내는 수학기호이며 “H”는 수소를 나타내는 화학기호입니다.
좀 더 정확한 pH 측정치는 pH 측정기를 사용하여 얻을 수 있습니다. pH 측정장비는 pH 측정 전극, 기준 전극 그리고 고 입력 임피던스 미터의 세 부분으로 이루어집니다. pH 전극은 배터리로 생각할 수 있으며 측정 용액의 pH에 따라 변하는 전압을 가집니다. pH 측정 전극은 수소이온에 민감한 유리 전구이며 전구 내부 및 외부 수소이온의 상대농도의 변화에 따라 달라지는 밀리볼트 출력을 가지고 있습니다. 기준 전극 출력은 수소이온의 활동에 의하여 변하지 않습니다. pH 전극은 매우 높은 내부 저항을 가지고 있으며 pH 전압변화를 측정하기 어렵게 만듭니다. pH 측정기의 입력 임피던스와 누설 저항은 그러므로 중요한 요인입니다. pH 측정기는 기본적으로 극미한 전극의 전압을 정확하게 측정하고 그 결과를 아날로그 또는 디지털 디스플레이에 pH 단위로 직접 표시하는 고 임피던스 증폭기입니다. 일부 경우에서 전압은 특수한 적용분야에서 또는 이온 선택성 혹은 산화 환원 전위(ORP) 전극과 함께 사용되는 경우 인식 가능합니다.

pH 전극

pH 전극 기술은 지난 50-60년간 크게 바뀌지 않았습니다. 최근 30-40년간의 기술발전에도 pH 전극 제조는 그 수준을 유지하고 있습니다. 특수 유리관 전극은 설정에 따라 유리공이 바람을 불어 넣습니다. 아주 오래 된 기술도, 최신식 프로세스도 아니지만 전극 제조에 있어서 매우 결정적이고 중요한 단계입니다. 사실상 유리의 두께가 저항을 결정하고 출력에 영향을 줍니다.

유리전극과 ph미터

온도보상 (Temperature Compensation)

pH 전극과 그 측정은 온도에 민감하기 때문에 온도 보상은 장치 내에 포함되어 있습니다. 온도 보상은 수동으로 또는 자동으로 이루어질 수 있습니다. 수동 보상 시에는 별도의 온도 측정이 필요하며 pH 측정기의 수동 보상 제어는 온도의 근사치로 설정될 수 있습니다. 자동 온도 보상(ATC)의 경우 별도의 온도 탐침기로부터의 신호는 pH 측정기로 공급되어 해당 온도에서의 표본의 pH 수치를 정확하게 파악할 수 있습니다.

완충액 (Buffer Solution)

완충액은 일정한 pH 수치와 그러한 pH 수준의 변화에 저항하는 능력을 가진 용액입니다. 완충액은 pH 측정장비(전극 및 미터)를 교정하는데 사용됩니다. 정해진 기간 동안의 전극의 출력에 있어서의 변화뿐만 아니라 하나의 전극과 또 다른 전극의 출력 간에 작은 차이가 있을 수 있습니다. 그러므로 장비는 주기적으로 교정되어야 합니다. 완충액은 넓은 범위의 pH 수치와 함께 사용 가능하며 사용 전에 혼합된 액체형태 또는 편리한 마른 가루 캡슐로도 제공됩니다. 대부분의 pH 측정기는 여러 개의 특정 pH 수치에서 교정을 필요로 합니다. 보통 등전위점(pH 7에서 전극이 생성하는 신호는 25°C에서 0 mV입니다) 가까이에서 한 번 교정이 이루어져야 하며 두 번째 교정은 pH 4또는 pH 10에서 이루어져야 합니다. 측정 대상 표본의 실재 pH 수치에 최대한 가까운 완충액을 고르는 것이 가장 좋습니다.

적합한 pH측정기 고르기

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무선 ph미터 무선 pH미터
pH 측정치를 기록하고 모니터링 하기 위하여 스마트폰 또는 태블릿에 연결되는 블루투스 무선 송신기입니다. 이러한 송신기는 서로 다른 센서 입력을 측정하며 이는 pH, RTD, 상대습도를 포함하나 이로써 제한되지 않습니다. 데이터는 블루투스 무선 기술을 통하여 응용 프로그램이 설치된 스마트폰 또는 태블릿으로 전송됩니다. 해당 응용 프로그램은 스마트폰이 여러 대의 송신기와 페어링하고 이를 설정할 수 있도록 해줍니다.
휴대용 ph미터 휴대용 pH 측정기
이러한 pH 측정기는 시험기관 또는 현장에서의 사용을 위하여 휴대용 크기로 온전한 기능성을 제공합니다. RS232 출력, 데이터 홀드, 섭씨 또는 화씨온도 선택, 자동 종료, 과부하 표시 그리고 자동 또는 수동 온도 보상 등이 가능한 여러 형태를 제공합니다.
벤치탑 ph미터 벤치탑 pH 측정기
벤치탑 pH 측정기는 보통 시험기관, 산업 및 제조 적용분야에 이상적입니다. 이 제품들은 mV, 이온 그리고 온도 측정을 제공하며 저가의 제품부터 낮은 허용오차가 필요한 고급형까지 다양합니다.
ph전극 pH 전극
pH 전극은 다양한 형태로 시험기관과 산업용 적용분야 모두에서 사용 가능합니다. 그 상태에 상관없이 pH 전극은 모두 유리로 구성되므로 파손의 우려가 있습니다. 전극은 거의 대부분의 수성 매개체를 측정하도록 설계되어 있습니다. 전극은 자유 수소이온을 전혀 가지고 있지 않은CCI4와 같은 솔벤트에서 사용되도록 설계되지 않았습니다.

자주 묻는 질문

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pH에 대한 온도의 영향

25°C가 넘는 온도: 온도 보상은 높은 pH를 감소시키고 낮은 pH를 상승시켜 중성에 가까운 수치로 만들어 줍니다. 25°C아래의 온도: 온도 보상은 높은 pH(좀 더 염기성)를 상승시키고 낮은 pH(좀 더 산성)를 감소시켜 pH 수치를 중성에서 더 멀어지게 만듭니다. 온도 보상을 사용하여야 하는지 여부는 요구되는 pH 정확도의 문제입니다. 예를 들어, 정확도 요구사항이 ±0.1 pH이라면 6의 pH와 45°C(113°F)의 온도에서 오류율은 0.06이며 이는 정확도 요구사항 내에 들어갑니다. 그 반면에 동일한 ±0.1 pH의 정확도 요구사항에서 pH 10과 55°C(131°F)에서 작동하면 오류율은 0.27 pH이며 보상을 사용하여야 합니다.

W보상이 필요할 때 이는 두 가지 방식 중 하나로 이루어질 수 있습니다. 온도가 변동을 거듭하면 자동 보상기를 사용하여야 합니다. 온도가 섭씨 수 도 정도 내에서 일정하면 수동 보상 단말을 사용할 수 있습니다. 자동 보상, 수동 보상 또는 고정 저항기이든 위의 장치 중 어떤 것도 pH 측정기의 전자회로의 기능을 할 수 있습니다. 그러므로 미터 제조사로부터 정보와 부품을 얻어야 합니다. 자동 보상기를 사용하는 경우 항상 pH 전극과 동일한 위치에 있어야 합니다. 전극이 완충액 내에서 교정되면 온도 보상기 또한 완충액 내에서 교정되어야 합니다. 그와 유사하게 수동 온도 보상기는 pH 전극이 교정 및 작동 중에 노출된 온도를 반영하도록 조정되어야 합니다.


pH 측정기 교정 방법


여기에는 대부분의 pH 측정기를 위한 일반적인 방법이 나와 있습니다. 일부 pH 측정기는 약간 다른 기법을 필요로 합니다. 그러한 경우에는 특정 절차에 대한 설명서를 읽어보시기 바랍니다.

1. 미터의 온도 설정은 사용되는 완충액의 온도에 상응하여야 합니다. 그렇지 않으면 자동 온도 보상기를 사용하여야 합니다.

2. 자동 온도 보상기를 사용하는 경우 pH 측정기를 “pH” 또는 “ATC”로 맞추시기 바랍니다.

3. 깨끗한 전극을 신선한 실내온도의 pH 7.00 완충액에 넣습니다.

4. 원점 오프셋, 표준화 또는 설정 손잡이를 사용하여 pH 수치를 정확히 7.00로 조정합니다.

5. 전극을 증류수 또는 탈염수로 닦아내시기 바랍니다(이는 1점 교정을 위한 절차입니다. 2점 교정의 경우 8번으로 진행하시기 바랍니다).

6. 전극을 4.00 pH 또는 10.00 pH인 두 번째 완충액에 넣습니다.

7. pH 수치를 슬로프, 교정 또는 획득 제어를 사용하여 정확한 수치를 표시하도록 조정합니다.

8. pH 수치를 슬로프 손잡이(미세 조정)를 사용하여 정확한 수치를 읽을 수 있도록 조정합니다.

pH 측정 시 문제유형

pH 관련 문제 사항은 상황에 따라 다를 수 있습니다. 다음의 참조 목록은 pH를 측정할 때 나타날 수 있는 문제의 유형과 이를 다루는 방법을 설명합니다.

1. 반복성 오류, 측정 노이즈 혹은 밸브 이력현상(히스테리시스)을 통하여 장비가 자주 pH 시스템을 방해하는 원인이 됨.

2. 설정점이 적정 곡선의 가파른 부분에 위치하는 경우 인-라인 pH 루프가 제어기 모드와 조율과 상관 없이 왔다 갔다함.

3. 단말 보호가 이루어지지 않은 pH 전극 침수 조립부품이 액체 표면 보다 낮게 위치하여 마침내 단말기가 젖게 됨.

4. 인-라인 시스템 상의 분사점에 근접 연결되지 않은 시약 제어 밸브가 이질적으로 보일 수 있는 작업도구를 묘사하는데 충분할 정도로 시약 전달을 지체시킴.

5. 시약 전달의 문제를 진단하기 위하여 유량계 또는 시어가 필요함.

6. 유량이 공급하는 신호를 pH 제어기 출력으로 곱하여야 하며 이를 시약 밸브가 직접 작동하거나 시약 흐름 제어 설정점을 수립하기 위하여 사용하여야 함.

7. 분석실에서의 pH 전극으로의 전송 지체가 조합 기한을 초과하게 됨 - 전극 점검에 익숙해진 것이 경향 기록 점검의 불편함으로 상쇄됨.

8. 유지관리 문제를 줄이고 응답 시간을 개선할 수 있다면 언제라도 분사 전극이 표본 보유 조립부품보다 선호되어야 함 - 그러나 모든 분사 전극이 동일하지 않음.

9. 관리할 필요가 없다면 큰 탱크도 문제 없음; 시약 소비를 줄이기 위하여 부피 업스트림을 사용하거나 제어 오류를 줄이기 위하여 다운스트림을 사용. 결정할 수 없다면 다운스트림을 선택.

10. pH 측정을 위해서 하나 또는 세 개의 전극을 설치하여야 하나 두 개는 안됨.



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