Blogi

Elektrodien ihmeellinen maailma – pH-elektrodien referenssit

Oletteko koskaan miettineet, miksi niin monta erilaista pH-elektrodia on olemassa? Ja pH-elektrodeista vielä niin monta vaihtoehtoa? Jopa elektrodien herkät päät näyttävät erilaisilta, mukaan lukien referenssit. Miksi elektrodeja tehdään lasista, muovista ja jopa ruostumattomasta teräksestä? Miksi jotkut elektrodit toimivat paremmin kuin toiset?

Olen keskustellut aiheesta paljon myös asiakkaidemme kanssa. Joskus vastaukset edellä mainittuihin kysymyksiin ovat selviä, joskus eivät. Suurin osa tietää elektrodien lasista, niiden paksuuksista jne. Tässä postauksessa valotan kuitenkin ns. geelitäytteisiä yhdistelmiä pH-elektrodien yhdestä osasta eli referenssistä.

Mikä on referenssi?

Hopea-hopeakloridielektrodi (Ag-AgCl) koostuu lasisesta kuoresta. Kuoren sisällä on hopealanka, jonka pinnalla on kerros hopeakloridia. Lanka on kylläisessä hopeakloridi- ja kaliumkloridiliuoksessa. Elektrodin päässä on huokoinen suolasilta, jonka läpi elektrodi on yhteydessä tutkittavaan liuokseen.Hopea-hopeaklorideja valmistetaan hapettamalla hopealankaa kloridiliuoksessa. Erittäin puhdas hopealanka kytketään sähkökennon anodiksi ja katodina käytetään platinaelektrodia. Elektrolyyttinä on laimea suolahappo- tai natriumkloridiliuos. Kun piiriin kytketään virta, hopealanka saa hopeakloridipinnoitteen. Tämä on kuin redox-elektrodin toiminta, jolla saavutetaan referenssiin korkea stabilisuus referenssipuolelle.

Miksi eri tyyppisiä referenssejä on ja millaisia niitä on?

PTFE referenssi
Jokainen tunnistaa PTFE:n, lähinnä Teflon-peitteen paistinpannuista. PTFE-rengas menee  elektrodin ympäri. Se estää likaantumista ja lian kertymistä referenssin pintaan. Likaantuminenhan taas aiheuttaa mittaukseen häiriöitä, niin että PTFE:n voidaan nyt johtaa sähköä. Tämä sen vuoksi, että siinä on tuhansia pieniä aukkoja, jotka on peitetty ja täytetty mikroskooppisen pienellä määrällä nestettä. Näin saadaan tehtyä referenssin ja väliaineen välinen kosketus. Anturit, joissa on PTFE-kalvo, ovat ns. ”all-round pelureita” pH-elektrodien keskuudessa ja näitä on voidaan käyttää lähes kaikilla toimialoilla. Endress+Hauserin CPS11D -elektrodi on tällainen.

Keraamiset kalvot
Tämän tapaista keraamista kalvoa on alettu käyttämään, koska PTFE ei ole CIP kestävä. Elintarvike- ja life science -teollisuudessa tämän tyyppiset anturit ovat tarpeen, koska nämä voivat jäädä prosessiin CIP- tai SIP-puhdistuksen aikana.  Referenssikalvo, huokoinen keraaminen levy, on näistä antureista pienin ja aukot ovat jopa pienempiä kuin PTFE:llä. Endress+Hauserin CPS71D -elektrodi on tällainen.

Avoin kalvo
Avointa kalvoa ei oikeastaan ole, vaan se on elektrodissa oleva reikä. Joissakin mittauksissa väliaine saattaa sisältää isoa hiukkasia, esimerkiksi kuituja P&P -teollisuudessa tai öljypisaroita. Nämä hiukkaset voivat kerääntyä PTFE:n tai keraamiseen kalvoon, ja näin ollen se estää hetkeksi sähkön virtausta mitä mittauksessa vaaditaan. Tämän vuoksi referenssikalvo jätetään yksinkertaisesti kokonaan pois. Tämä voi kuitenkin olla myös ongelma joillakin väliaineilla.
Näin ollen, mittaus on erityisen nopea, koska sähkön ei tavitse ylittää muita vastuksia. Yleisesti näitä elektrodeja käytetään esimerkiksi P&P, kemian, kaivosteollisuuden alueilla. Endress+Hauserin CPS91D -elektrodi on tällainen.

Hyvää joulua ja onnellista uutta vuotta!

Sami Rautiainen
Tuotepäällikkö, p. 050 598 9899

Julkaistu: 21.12.2012