Elettrodi per pH: in prima linea nella tecnologia degli elettrodi

Hanna è uno dei principali produttori europei di elettrodi e sonde. La metodologia innovativa introdotta da Hanna per la produzione dei sensori ha trainato il mercato e la crescita tecnologica del settore. La linea di elettrodi pH di Hanna è prodotta in impianti di produzione all'avanguardia e si compone di moltissimi diversi modelli, per ogni esigenza di analisi.

Nel 1981, Hanna ha collaborato con l'Istituto Sperimentale per il Vetro di Murano (Venezia, Italia) per sviluppare la propria formulazione di vetro sensibile al pH. Da quel momento in poi, l'azienda ha continuato a offrire elettrodi in vetro di alta qualità, che sono semplicemente impossibili da imitare. Mentre altre aziende hanno ridotto la loro offerta, Hanna ha continuato ad espandere la propria linea di elettrodi per supportare una moltitudine di applicazioni specifiche. È inoltre disponibile un'ampia varietà di soluzioni di pulizia e manutenzione per mantenere gli elettrodi al massimo delle prestazioni.

 

Produzione di elettrodi pH

Altri produttori di elettrodi utilizzano la tecnica della fusione continua nei forni a induzione. In questa pratica il vetro deve necessariamente essere esposto alla temperatura di fusione per ore, con ripercussioni molto negative sulla qualità del prodotto, a causa dell'evaporazione di alcuni suoi componenti. Hanna sfrutta invece la tecnologia della soffiatura del vetro, tipica dei maestri di Murano, utilizzando delicati bastoncini di vetro fusi in lotti controllati. Solo questa tecnica, che espone per pochi secondi il vetro sensibile all'alta temperatura di fusione, può garantire la consistenza e la qualità della semicella di pH.

 

Tipi di connettori

Il tipo di connettore dovrebbe essere forse l'ultima cosa da considerare, quando si sceglie un elettrodo, dopo aver valutato altri parametri fondamentali per l'applicazione a cui sarà destinato (giunzione, punta, corpo). È però importante comprendere che non tutti gli elettrodi si collegano a tutti i misuratori presenti sul mercato. Alcuni connettori sono specifici per uno strumento, una marca o un produttore. Assicurarsi di valutare il connettore, quando si acquista un elettrodo sostitutivo.

Il connettore BNC (a baionetta) è il più versatile poiché può essere utilizzato con qualsiasi misuratore dotato di ingresso BNC, indipendentemente dalla marca.

Le connessioni DIN, Quick Din, mini-jack da 3,5 mm e a vite sono generalmente proprietarie dei misuratori con cui vengono fornite.

 

Connettori BNC

Connettori BNC

Un connettore BNC è un connettore universale per sensori. Qualsiasi pHmetro con connettore BNC è compatibile con qualsiasi elettrodo pH con connettore BNC, indipendentemente dal produttore del dispositivo.

 

 

 

Connettori DIN

Connettori DIN

I connettori DIN sono legati allo specifico tipo di strumento con cui è fornito l'elettrodo. Il connettore DIN consente di collegare più fili in un unico connettore. Fili aggiuntivi vengono utilizzati per la misura della temperatura e come fonte di alimentazione per amplificatori integrati nella sonda. Un amplificatore integrato nella sonda è un plus importante, poiché elimina le interferenze che il segnale di temperatura può avere sul segnale di pH. Questa serie filettata di connettori DIN ha una ghiera per collegare la sonda al misuratore.

 

Connettori Quick DIN

Connettori Quick DIN

Come i connettori DIN, il connettore Quick DIN è associato a specifici strumenti, ma si collega più facilmente allo strumento, semplicemente spingendolo dentro il connettore dello strumento. Un O-ring in gomma viene utilizzato per bloccare il connettore e fornisce una protezione IP67. I connettori a tenuta stagna sono decisamente preferibili, poiché l'umidità elevata può creare interferenze nel circuito di misurazione, portando a letture imprecise.

 

Elettrodi digitali - Connettore mini-jack da 3.5 mm

Il connettore mini-jack da 3.5 mm è utilizzato per gli elettrodi digitali. Questa connessione consente il trasferimento digitali di dati dal sensore al misuratore, ed è specifica per il tipo di strumento con cui è fornita. La sonda ha un microchip integrato che memorizza i dati di calibrazione, il tipo di elettrodo e il numero di serie. Ciò consente di cambiare gli elettrodi, senza dover ricalibrare.

 

Elettrodi digitali con Matching pin - Connettore mini-jack da 3.5 mm

3.5 mm digital probe connector

Questo tipo di connettore, rispetto al mini-jack da 3.5 mm semplice, ha in più la possibilità di sfruttare la tecnologia Sensor Check. Si tratta di un sistema che misura l'impedenza sulla superficie del vetro sensibile (per valutare se sono presenti microfratture) e attraverso la giunzione di riferimento (per indicare eventuali problemi come una giunzione ostruita).

 

 

 

Geometria della membrana (forma della punta)

Le nostre membrane di rilevamento sono fabbricate in quattro diverse forme; ciascuna ha uno scopo preciso, per massimizzare la precisione, la risposta e la longevità del sensore, a seconda del tipo di utilizzo per cui è pensata.

Punta sferica

Le punte sferiche sono consigliate per l'uso generale in soluzioni acquose. La geometria del bulbo rotondo è la forma più comune per una membrana pH in vetro e fornisce un'ampia superficie per il contatto di una varietà di campioni liquidi.

 

 

 

 

 

 

Progettazione di giunzioni

Il tipo di giunzione dell'elettrodo pH è uno degli aspetti più importanti quando si seleziona il sensore giusto per la propria applicazione. La giunzione è il percorso elettrico tra il campione e la semicella di riferimento interna. La camera di riferimento interna contiene una soluzione elettrolitica, che si diffonde nel campione attraverso la giunzione. Qualsiasi occlusione di questa giunzione può provocare letture irregolari e instabili.

Ceramica porosa

Il setto ceramico poroso è una delle giunzioni più comuni per applicazioni di laboratorio standard. Il materiale ceramico si fonde facilmente con il vetro dell'elettrodo e ha un coefficiente di espansione simile. Un elettrodo può avere un setto ceramico singolo, doppio o triplo, con crescente e migliore flusso dell'elettrolita. I campioni con bassa conduttività necessitano di un flusso (o portata) maggiore poiché più elettrolita fluisce nel campione, più aumenta la conduttanza necessaria per il funzionamento del circuito di misura.

Ceramica singola: portata da 15 a 20 μl/ora.

Ceramica doppia - Portata da 30 a 40 μl/ora

Ceramica tripla - Portata da 40 a 50 μl/ora

 

PTFE poroso

Il politetrafluoroetilene (PTFE) contiene proprietà idrofobiche, fornendo una delle giunzioni chimicamente più resistenti. È comunemente usato nei sensori di pH per applicazioni industriali a causa dei suoi vantaggi chimici e della sua durata.

 

 

 

Il corpo dell'elettrodo

Sia che si utilizzi una coppia di semicelle o un elettrodo combinato, il materiale del corpo è una considerazione importante. Il corpo di un elettrodo pH può essere realizzato con molti materiali diversi che possono aiutare a rendere più facili le misurazioni del pH. Il materiale ideale varia a seconda dell'ambiente di misura, del tipo di campione e della frequenza di utilizzo.

Corpo in vetro

Il vetro è un materiale ideale per il corpo di un elettrodo pH. Il vetro è resistente a molte sostanze chimiche, facile da pulire e trasferisce rapidamente il calore per un rapido equilibrio termico tra il campione e il sensore. Gli elettrodi con corpo in vetro sono ideali per qualsiasi tipo di applicazione di laboratorio.

 

 

 

 

 

 

Tipo di riempimento

Gli elettrodi pH si dividono in due principali tipi di categorie. O sono ricaricabili, quando la soluzione viene sostituita regolarmente, o non richiedono la ricarica.

Il tipo di soluzione utilizzata da un elettrodo ricaricabile dipende dal tipo di giunzione, singola o doppia. Gli elettrodi a giunzione singola utilizzeranno una soluzione di riempimento composta da KCl 3.5M con AgCl, mentre gli elettrodi a doppia giunzione utilizzeranno solo KCl 3.5M. Le applicazioni con metalli pesanti e tris tampone richiedono elettrodi a doppia giunzione, poiché la soluzione di riempimento è priva di argento, per evitare qualsiasi precipitazione di argento che potrebbe ostruire la giunzione.

 

Elettrodo Ricaricabile - 3.5 M KCl (doppia giunzione)

I seguenti elettrodi ricaricabili utilizzano soluzioni di riempimento KCl 3.5 M. Sono incluse le semicelle di riferimento standard AgCl/AgCl e quelle a calomelano Hg/Hg2Cl.

 

 

 

Riempimento in gel

I seguenti elettrodi sono considerati "a bassa manutenzione" poiché il riempimento è in gel. In realtà, tutti gli elettrodi di pH richiedono manutenzione (calibrazione, pulizia e conservazione), ma queste sonde, a differenza delle altre, non richiedono la sostituzione della soluzione di riempimento. Gli elettrodi con riempimento in gel sono tipicamente destinati all'uso sul campo o ad applicazioni alimentari, che richiedono una giunzione aperta per prevenire ostruzioni.

 

 

Riempimento con polimero

Come la sonda riempita di gel, queste sonde non richiedono una soluzione di ricarica. Queste sonde utilizzano un gel a base di polimero che consente la misurazione a temperature e pressioni più elevate.

 

 

 

Tipo di giunzione

Gli elettrodi convenzionali sono normalmente a giunzione singola. Come illustrato nella figura qui sopra, questi elettrodi hanno un'unica giunzione, solitamente ceramica, e l'elettrodo di riferimento è a contatto diretto contatto con il campione. In condizioni avverse, come nel caso di soluzioni ad alta pressione, alta temperatura, soluzione altamente acide o alcaline, può capitare che il flusso positivo dell'elettrolita attraverso la giunzione venga invertito, con conseguente ingresso della soluzione campione nella semicella di riferimento. Se non vengono adeguatamente controllate queste condizioni di misura, la cella di riferimento rischia di essere contaminata, con conseguente guasto dell'elettrodo. Un altro potenziale problema con gli elettrodi a giunzione singola è l'intasamento della giunzione dovuto alla precipitazione di AgCl. L'argento cloruro è meno solubile nel campione rispetto alla soluzione elettrolitica di riferimento. Nei casi in cui il campione contiene metalli pesanti o tampone tris, quando la soluzione elettrolitica entra in contatto con il campione, un po 'di AgCl precipiterà sulla faccia esterna della giunzione. I risultati sono letture irregolari o derive.

Il sistema a doppia giunzione di Hanna è costituito, appunto, da due giunzioni, solo una delle quali è a contatto con il campione, come mostrato nella figura sopra. In condizioni avverse, è comunque possibile che il campione tenda ad entrare nell'elettrodo; tuttavia, poiché la semicella di riferimento è fisicamente separata dall'area che contiene l'elettrolita, il rischio di contaminazione dell'elettrodo è ridotto al minimo. Anche la probabilità di intasamento della giunzione viene ridotta, poiché la semicella esterna utilizza una soluzione di riempimento priva di argento. Poiché non è presente argento, non si può formare alcun precipitato che ostruisca la giunzione.

 

 

Elettrodi a semicella

Ogni elettrodo di pH è composto da due celle, chiamate "semicelle". La maggior parte degli elettrodi pH in commercio sono elettrodi combinati, in cui entrambe le semicelle sono combinate all'interno di un'unica sonda.

Gli elettrodi a semicella, invece, comprendono la sola semicella di misura o la semicella di riferimento.

 

Copyright © 1996-2020 Hanna Instruments, Italia.