pH-meting is een essentiële analyse- en controletechnologie in industriële water- en afvalwaterbehandeling. Hiermee kan de zuurgraad of alkaliteit van water of afvalwater nauwkeurig worden bepaald en het levert fundamentele informatie voor de controle van chemische, biologische en fysische processen.
De pH-waarde is een van de belangrijkste parameters omdat ze een invloed heeft op talrijke reacties zoals neerslag, uitvlokking, neutralisatie, biologische afbraakprocessen en corrosiegedrag. Een juiste pH-meting is cruciaal voor procescontrole en naleving van wettelijke voorschriften.
Inhoudsopgave
Grondbeginselen van pH-meting
De pH-meting is gebaseerd op de bepaling van de concentratie waterstofionen (H⁺) in een oplossing. Dit wordt uitgevoerd met elektrochemische sensoren of optische methoden.
Elektrochemische grondbeginselen
- De pH-waarde wordt bepaald door de potentiaal van een speciale glasmembraanelektrode die selectief reageert op H⁺ ionen.
- Deze potentiaal wordt vergeleken met een referentie-elektrode die een constante potentiaal levert.
- Het verschil tussen de twee potentialen wordt omgezet in een pH-waarde op basis van de Nernst-vergelijking.
Sensoren en technologie voor pH-meting
Belangrijkste onderdelen van een pH-sensor
Glasmembraanelektrode:
- Reageert specifiek op H⁺ ionen.
- Bevat een interne bufferoplossing met een bekende pH-waarde.
- Het glazen membraan is speciaal behandeld om een hoge selectiviteit voor H⁺ ionen te garanderen.
Referentie-elektrode:
- Zorgt voor een stabiel referentiepotentiaal.
- Vaak ingebed in een KCl-oplossing die in contact staat met de monsteroplossing via een membraanopening.
Temperatuursensor:
- Omdat de pH-waarde temperatuurafhankelijk is, bevatten moderne sensoren geïntegreerde thermokoppels voor temperatuurcompensatie.
Versterker en meetapparaat:
- Het signaal van de elektrode omzetten in een pH-waarde en weergeven op een display.
Afbeelding: Reactiedoorsnede van een pH-gestuurd neutralisatiesysteem met automatische dosering van zuur en alkali(ALMA Neutra)
Meetmethoden
Handmatige pH-meting:
- Gebruik van draagbare pH-meters in laboratoria of op locatie.
- Gebruikt voor kleine hoeveelheden water of voor steekproeven.
Online pH-meting:
- Continue controle van de pH-waarde in procesinstallaties.
- Typische toepassing in rioolwaterzuiveringsinstallaties, koelcircuits of neutralisatiesystemen.
- Bestaat uit een sensor, een meet- en regelunit en een automatische reinigingsunit.
Optische processen:
- Gebruik van indicator-kleurstoffen die van kleur veranderen afhankelijk van de pH-waarde.
- Minder vaak gebruikt in de industrie, maar biedt voordelen bij sterk vervuilde media.
Toepassing van pH-meting in water- en afvalwaterbehandeling
- Regeling van de dosering van zuren of logen voor pH-aanpassing.
Biologische behandeling van afvalwater:
- Zorgen voor een optimale pH-waarde (6,5-8,5) voor de activiteit van micro-organismen in het actiefslibproces.
- Ongecontroleerde pH-waardeschommelingen kunnen leiden tot remming of afsterven van de biomassa.
Chemische neerslag en flocculatie:
- Optimalisatie van de pH-waarde voor het neerslaan van zware metalen, fosfaten of organische onzuiverheden.
- Voorbeeld: ijzerhydroxide slaat neer bij een pH-waarde van 7-9.
Corrosiebescherming in koelcircuits:
- Regeling van de pH-waarde om materiaalcorrosie of kalkneerslag te voorkomen.
- Voorbeeld: Stabilisatie bij een pH-waarde van 8,2-8,5.
Membraanproces:
- Bescherming van omgekeerde osmosemembranen door pH-regeling.
- Extreme pH-waarden kunnen membranen beschadigen en hun levensduur verkorten.
Afbeelding: Ons precipitatie- en flocculatiesysteem, ook bekend als een CP-systeem, ALMA CHEM MCW met pH-gestuurde toevoeging van zuur en alkali
Uitdagingen in pH-meting
Verontreiniging van de elektrode:
- Afzetting van vet, olie of vaste stoffen kan de nauwkeurigheid nadelig beïnvloeden.
- Oplossing: Automatische reinigingseenheden (bijv. spoelsystemen met zuren of logen).
Vergiftiging door referentie-elektrode:
- Sterke vervuiling of chemische verontreiniging (bijvoorbeeld door sulfiden) kan de werking van de referentie-elektrode nadelig beïnvloeden.
- Oplossing: Gebruik van robuuste referentie-elektroden met een dubbele kamer.
Kalibratie en onderhoud:
- Onnauwkeurige kalibratie leidt tot afwijkingen.
- Oplossing: Regelmatig kalibreren met bufferoplossingen (bijv. pH 4, pH 7, pH 10).
Extreme chemische omstandigheden:
- Sterke zuren of basen en hoge zoutconcentraties kunnen de levensduur van de sensoren verkorten.
- Oplossing: Gebruik van speciale pH-sensoren met hoge prestaties.
Conclusie
pH-meting is een onmisbaar hulpmiddel bij industriële water- en afvalwaterbehandeling. Moderne technologieën maken een nauwkeurige en continue controle mogelijk, wat essentieel is voor procescontrole, kwaliteitsborging en naleving van wettelijke vereisten. Door geschikte sensoren en regeltechnologie te gebruiken, kunnen operators een hoge mate van processtabiliteit en efficiëntie voor hun systemen garanderen. Regelmatig onderhoud en kalibratie zijn essentieel om de betrouwbaarheid van pH-metingen op lange termijn te garanderen.
Voor meer informatie over onze producten kunt u altijd contact met ons opnemen!
Afbeelding: Voorbeeld van een neutralisatiesysteem in ALMA modulair ontwerp met meng- en compensatietank(ALMA Neutra)
