Wie wähle ich die richtige pH-Elektrode

  06.12.2023Kategorie Wissen & How-To, Wissenschaft

Die Auswahl der richtigen pH-Elektrode ist entscheidend für den Erfolg einer pH-Messung, denn sie nimmt Einfluss auf das Messergebnis. Für die vielfältigen Anwendungen gibt es eine enorme Zahl an unterschiedlichen Elektrodentypen. Aber welche Elektrode ist für welche Anwendung geeignet? Wir haben eine Checkliste für Sie erstellt, die Ihnen auf der Suche nach der optimalen Elektrode hilft. Zum besseren Verständnis empfehlen wir vorher einen Blick in den Artikel Aufbau und Kalibrierung von pH-Elektroden zu werfen.

Worin unterscheiden sich pH-Elektroden?

Bevor es zur eigentlichen Checkliste geht, müssen wir uns erst ansehen, wo die Unterschiede von pH-Elektroden liegen. Elektroden können sich in den folgenden Punkten voneinander abheben:

  • Art und Form des Membranglases
  • Referenzsystem
  • Länge des Schaftes
  • Anschluss zum Messgerät
  • Material, besonders das Diaphragma (Verbindung zwischen Messlösung und Bezugselektrode)

Step 1 der Checkliste: Art der Probe und Messbedingungen

Wir müssen beachten, mit welcher Art von Proben gearbeitet wird und wie die Rahmenbedingungen der Messung aussehen:

  1. Bei welcher Temperatur erfolgt die Messung und Kalibrierung? Wie ist der pH-Einsatzbereich?
    Diese Informationen sind wichtig bei der Auswahl des Elektrolyten (beispielsweise flüssig Gel oder Polymer), des Bezugsystems und des Membranglastypes.
  2. Welche Leitfähigkeit der Messlösung liegt vor? Wie hoch ist der Wasseranteil? Sind noch Feststoffe bzw. ungelöste Bestandteile in der Messlösung?
    Bei Proben mit vergleichsweise niedriger Leitfähigkeit oder einem Anteil an Feststoffen sorgt eine Elektrode mit Flüssigelektrolyt und Platin- oder Schliffdiaphragma für einen stabilen Elektrolytausfluss und damit für sichere Messungen.
  3. Wie ist die Konsistenz der Messlösung?
    Die Konsistenz gibt einen ersten Anhaltspunkt, ob beispielsweise eine Einstichmessung, eine Oberflächenmessung oder eine Messung in einer Lösung erfolgen sollte.
  4. Sind Sulfid, Bromid, Iodid oder andere Elektrodengifte in der Messlösung vorhanden?
    Durch die Wahl des Referenzsystems und des Diaphragmas kann man Reaktionen in der Elektrode umgehen. So sind beispielweise Störungen durch Fällungsreaktionen im Diaphragma aufgrund von Sulfiden, Iodiden etc. durch offene Diaphragmen bei Elektroden mit Polymerelektrolyt vermeidbar.
  5. Wird in aggressiven Verbindungen, wie Fluorwasserstoff oder heißer Natronlauge, gemessen?
    Diese Angabe hilft bei der Auswahl des Schaftmaterials und des Membranglases.

Step 2 der Checkliste: Funktionen der pH-Elektrode

Auch relevant bei der Auswahl ist, welche konstruktiven Anforderungen sich an die pH-Elektroden ergeben:

  1. Welche Einbaulänge und welcher Durchmesser werden benötigt?
    Diese Information wird beispielsweise bei der Messung in speziellen Gefäßen benötigt.
  2. Wie ist die benötigte Genauigkeit der Elektrode? Welche Robustheit ist gewünscht?
    Danach kann entschieden werden, ob eine Gelelektrode oder Polymerelektrode mit Kunststoffschaft oder eine Flüssigelektrolytelektrode mit Glasschaft einzusetzen ist. Gel- und Polymerelektroden sind wartungsarm, aber weniger genau und nicht für alle Medien gut geeignet.
  3. Soll ein Temperatursensor in der Elektrode integriert sein oder nicht? Welche Anschlüsse hat das Messgerät für die Elektrode?
    Diese Punkte sind unter anderem wichtig, um den passenden Anschluss der Elektrode an das Messgerät zu ermöglichen und die automatische Temperaturkompensation zur Erhöhung der Genauigkeit bei wechselnden Probentemperaturen zu nutzen.
  4. Ist der Einsatzbereich die pH-Messung im Labor oder im Prozess?
    Beim Einsatz der Elektrode im Prozess ist es wichtig, welcher der Druck bei der Messung anliegt und wie die Elektrode eingebaut wird. Im Prozess verfügen die Elektroden über ein Pg 13,5-Einbaugewinde, um mit einer Armatur fest am Messplatz eingebaut zu werden. Wenn unter solchen Bedingungen Flüssigelektrolytelektroden verwendet werden, ist auch eine Druckbeaufschlagung der Elektrolytbevorratung vorzusehen.

All diese Fragen sollten Sie sich für die Auswahl der richtigen pH-Elektrode stellen. Aber Messfehler können aber nicht nur durch eine falsche Elektrode entstehen. So vermeiden Sie Temperaturunsicherheiten und Alkali-/Säurefehler bei der pH-Messung.

 

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