U širokom spektru industrijskih aplikacija, tačno merenje pH vrednosti je presudno za postizanje usklađenosti sa zakonskim regulativama, kao i za kvalitet krajnjeg proizvoda. Nikodem Sivek, globalni menadžer zadužen za razvoj proizvoda za analizu vode u kompaniji ABB, objašnjava značaj efektivnog merenja pH vrednosti i kako to postići.
Merenje i regulisanje pH vrednosti ima vrlo značajnu ulogu u brojnim industrijskim procesima. Obuhvata širok spektar primena, od provere i održavanja kvaliteta proizvoda u hemijskoj, farmaceutskoj, prehrambenoj industriji, do toga da pomaže korisnicima u industriji voda da zadovolje regulatorne limite u pogledu kiselog ili baznog karaktera otpadnih voda.
S obzirom na brojne faktore koji mogu imati nepovoljan uticaj na tačnost i rad opreme za merenje pH, važno je odabrati pravu opremu kako bi se našlo rešenje koje daje najbolje performanse, dok uz sve to odoleva svojstvima tečnosti koja se analizira.
ZAŠTO JE VAŽNO PRECIZNO MERENJE pH VREDNOSTI?
pH vrednost opisuje koncentraciju vodonikovih jona u rastvoru. Ona se iskazuje preko pH skale na kojoj se pH vrednost rastvora određuje u rasponu od 0 do 14. Rastvor koji ima pH u opsegu 0-6 (tj. veliki broj vodonikovih jona) smatra se kiselim, dok je rastvor čija je pH vrednost od 8-14 (tj. manji broj vodonikovih jona) bazni rastvor. Rastvor koji ima pH vrednost 7, što je ekvivalent čistoj vodi na 25°C, smatra se neutralnim.
Tačno merenje pH je važno zbog činjenice da je skala logaritamska. Mala promena u pH vrednosti jednaka je velikoj varijaciji u praksi. Na primer, rastvor koji ima pH4 je deset puta kiseliji od rastvora koji ima pH5 i 100 puta kiseliji od rastvora koji ima pH6. Jaka kiselina ili baza na bilo kom kraju pH skale je izrazito korozivna za metal i agresivna za ćelije ljudske kože.
Zbog toga je vrlo važno pratiti pH vrednost, jer čak i malo odstupanje može imati veliki uticaj na kvalitet proizvoda, kao i na efikasnost i bezbednost tehnološkog procesa.
OPTIMIZACIJA KVALITETA PROIZVODA
Prerada pijaće vode, kao i otpadnih voda, jedna je od industrija u kojoj merenje pH vrednosti ima najčešću primenu. Voda čija je pH vrednost na nižem kraju skale može oštetiti cevi i slavine omogućavajući toksičnim materijalima da polako prodiru u sistem vodosnabdevanja. Ukoliko je pH nivo previsok, voda može dobiti neprijatan ukus. Pri prečišćavanju otpadnih voda, kontrolisanje pH nivoa je obavezno kako bi se osigurali optimalni uslovi za postizanje željenih hemijskih i mikrobioloških procesa i njihov efikasan tok.
U prehrambenoj industriji, pH nivoi igraju ključnu ulogu u stvaranju odgovarajućih fizičkih i hemijskih reakcija kako bi se dobio ukus proizvoda koji je prijatan i konzistentan. Pravilno regulisanje prisustva sastojaka kao što su kvasac i buđ, koji se različito ponašaju pri različitim pH vrednostima, ima ključan značaj za kvalitet finalnog proizvoda, dok istovremeno štiti proizvod od razvoja patogenih organizama. Da bi voda za ispiranje bila ispravna za primenu, neophodno je kontrolisati njene pH nivoe.
U industriji tekstila, pulpe i papira, određene pH vrednosti negativno utiču na boje i njihovu postojanost. U industriji nae i gasa, pH merenja se koriste kako bi se osigurala optimizacija procesa separacije koji se koristi u desalinizaciji nae, uz smanjenje verovatnoće pojave korozije u cevovodima koji služe za odvođenje otpadnih voda.
U poljoprivredi je pažljivo regulisanje pH vrednosti vrlo važan činilac u postizanju svojstava zemljišta koja su odgovarajuća za uzgoj poljoprivrednih kultura. Ukoliko pH nivo padne ispod optimalnog opsega, on se mora korigovati dodavanjem kiselog materijala (recimo, elementarni sumpor) ili baznog materijala (recimo, živi kreč). Optimalni uslovi variraju u zavisnosti od vrste konkretne kulture koja se uzgaja.
Osim što pomažu u preciznom kontrolisanju pH vrednosti u industriji, tačna merenja su od presudnog značaja za usklađenost poslovanja sa zakonskim regulativama. Ovo je naročito važno kada je u pitanju praćenje kvaliteta vode koja se ispušta u životnu sredinu. Sve stroži međunarodni standardi zaštite životne sredine nalažu sistemima za vodosnabdevanje i industrijskim preduzećima pažljivu kontrolu pH vrednosti efluenata koji se ispuštaju u vodene tokove. Nepoštovanje zahteva ovih standarda može imati za posledicu često i katastrofalnu štetu po vodeni svet, dok se zagađivači suočavaju sa potencijalno vrlo oštrim novčanim kaznama u slučajevima kada se krivica može dokazati.
ODABIR PRAVOG SENZORA
Kada su u pitanju pH merenja, ne postoji jedinstveno rešenje koje odgovara svakoj nameni i situaciji. Zapravo, u odabiru senzora je neophodno upravljati se karakteristikama procesa koji se meri, uključujući i takve faktore kao što su temperatura, opseg varijacija pH vrednosti i priroda procesnog medijuma tj. da li je fluid korozivan ili ne, kao i da li su prisutne abrazivne čestice koje mogu uzrokovati habanje senzora.
pH elektrode su izrađene od specijalnog stakla koje sadrži bazne jone metala. Ovi joni stupaju u reakciju sa jonima vodonika iz rastvora stvarajući razliku potencijala koja zauzvrat generiše pH merenje. Različiti senzori od stakla namenjeni su za niske i visoke temperature ili imaju veću otpornost na kiseline i/ili nagomilavanje nečistoća iz procesa.
Po svojoj prirodi, pH senzori su lako lomljivi i imaju ograničen životni vek. Dužinu trajanja elektrode senzora je teško predvideti – otkazivanje senzora se može odvijati usporeno usled postepenog zagađenja referentne elektrode, a mogu se javiti i naglo usled lomova. Savremeni senzori sada obuhvataju inteligentnu dijagnostiku koja ima za cilj da se postigne maksimalni upotrebni vek elektrode, rano javljanje zagađenja elektrode ili nastanka drugih kvarova pre nego što eskaliraju u problem.
Variranje temperature uzorka je jedan od najčešćih uzroka grešaka u pH merenjima. Senzor koji poseduje funkcionalnost kompenzacije promene temperature može poboljšati tačnost merenja. Najnovija generacija ABB-ovih digitalnih pH senzora ovo postiže smeštanjem pH elektrode, referentne elektrode i ugrađenog senzora temperature zajedno na vrhu sonde, čime se poboljšava kvalitet merenja kada se ono vrši u uslovima promenljive temperature uzorka, uz smanjenje troškova kalibracije.
I konačno, analiza dobijenih podataka je ključni deo optimizacije kvaliteta proizvoda. Nove funkcionalnosti, kao što je „plug and play“ priključak senzora, pomažu u pojednostavljivanju procesa povezivanja i konfigurisanja senzora i transmitera, uz smanjenje tehničke stručnosti neophodne za obavljanje tih zadataka. Ovim se efektivno smanjuje vreme ugradnje, a smetnja u vidu električnog šuma se minimalizuje u svrhu dobijanja maksimalne jačine signala. Digitalni izlazni signal takođe eliminiše potrebu za kablom veće impedanse, omogućavajući veću razdaljinu između senzora i transmitera, ne remeteći tačnost uređaja.
NAJBOLJE PERFORMANSE KADA JE TO NAJPOTREBNIJE
Iako jednostavni instrumenti, pH senzori mogu imati veliki uticaj kako na efikasnost procesa, tako i na konačni kvalitet krajnjeg proizvoda. S razvojem dijagnostike i digitalizacije senzora, lakše je obezbediti najviši nivo performansi onda i tamo gde je to najpotrebnije.
Za savete o pH merenjima i kako odabrati odgovarajući senzor, posetite stranicu: www.abb.com/wateranalysis.
Za više informacija kontaktirajte ABB u Srbiji:
ABB d.o.o.
Bulevar Peka Dapčevića 13
11000 Beograd, Srbija Milica Vukoje
Tel: +381 62 8809267
milica.vukoje@rs.abb.com
Sa pozadinom u električnom inženjeringu i dugom istorijom rada u stručnim časopisima, on se fokusira na ključnom sadržaju magazina Mehatronika i stoji iza brojnih inicijativa.