Senzor pH: Sonda kvality vody

Proč měřit pH?

pH je měřítkem kyselosti nebo zásaditosti vody. Voda s pH nižším než sedm je kyselá, voda s pH vyšším než sedm je zásaditá (bazická). pH vody je určeno rozpuštěnými solemi, které působí na pH. Například rozpuštěním hydroxidu sodného v čisté vodě se pH zvýší, protože hydroxidový ion je pH-aktivní zásada, a rozpuštěním sirovodíku v čisté vodě se pH sníží, protože vodíkový ion je pH-aktivní kyselina. Rozpuštěním chloridu sodného ve vodě se však pH nezmění, protože ani sodík, ani chlorid nejsou pH-aktivní ionty.

pH vody určuje formu rozpuštěných solí, které působí na pH. Předpokládejme například, že hnojivo na bázi amoniaku se dostane do řeky prostřednictvím dešťového odtoku. Pokud je pH řeky nižší než devět, většina přítomného amoniaku bude ve formě čpavku, NH3. Pokud je pH řeky vyšší než devět, je většina přítomného amoniaku ve formě amoniaku, NH4+. To je důležité, protože amoniak je pro biotu toxický, zatímco amoniak může být pro biotu živinou.

pH také určuje rozpustnost kovů ve vodě. Kovy, jako je železo a chrom, jsou při nízkém pH rozpustnější, a jsou tak lépe dostupné pro ryby a další biotu. Při vysokém pH jsou kovy méně rozpustné a je pravděpodobnější, že se budou vázat v sedimentech a nebudou dostupné pro biotu.

Změny v dlouhodobých trendech pH mohou signalizovat potřebu podrobnějšího chemického zkoumání vody a zdrojů jejího znečištění.

Jak se měří pH?

pH se měří pomocí pH senzoru a referenční elektrody. Senzor pH je malá skleněná baňka naplněná elektrolytem o známém pH. Pokud se pH vody ve vzorku liší od pH elektrolytu, vytvoří se na skleněné baňce napětí. Toto napětí se předvídatelně mění s pH vody vzorku a měří se přes referenční elektrodu. Referenční elektroda obsahuje elektrolyt oddělený od vody vzorku nikoli skleněnou baňkou, ale mikroporézním materiálem, často teflonem, který umožňuje kontakt elektrolytu s vodou, aniž by byl vodou rychle zředěn.

V přístrojích na měření kvality vody se používají dva typy referenčních elektrod. První používá malý objem „gelovaného“ elektrolytu s vysokou viskozitou. Referenční elektrody s gelovým elektrolytem nevyžadují pravidelnou výměnu elektrolytu. Musí se však vyměňovat přibližně jednou ročně nebo častěji, protože uživatel nemůže vyměnit elektrolyt.

Druhý typ referenční elektrody využívá velký objem nízkoviskózního (negelovaného) elektrolytu. Výsledný „tekoucí spoj“ obvykle umožňuje stabilnější měření než referenční elektrody s gelovaným elektrolytem, zejména když gelovaný elektrolyt stárne. Elektrolyt s tekoucím spojem vyžaduje nový elektrolyt přibližně každé dva měsíce. Doplňování elektrolytu však znamená, že nemusíte vyměňovat celou referenční elektrodu (jako u modelů s gelovým elektrolytem).

Referenční elektroda používaná pro měření pH může současně usnadnit měření s elektrodami ORP a iontově selektivními elektrodami (ISE).

Senzory pH se obvykle kalibrují pomocí komerčně dostupných standardů, tzv. pH pufrů. Můžete si vybrat dvoubodovou nebo tříbodovou kalibraci pH. Při dvoubodové kalibraci se používá sedm (neutrální) pufr a druhý pufr, jehož hodnota je blízká hodnotě vody, kterou hodláte sledovat, obvykle čtyř (kyselý) nebo deseti (zásaditý) pufr. Pokud měříte ve vodách, jejichž pH se může pohybovat výrazně nad a pod hodnotou sedm, můžete mírně zvýšit přesnost měření pomocí tříbodové kalibrace s použitím sedmi, čtyř a deseti pufrů.