pH meter คือเครื่องมือที่ใช้ในการวัดความเป็นกรดหรือด่างของสารละลาย หรือเรียกอีกอย่างว่า pH ซึ่งค่า pH เป็นหน่วยวัดที่อธิบายระดับความเป็นกรดหรือด่าง มันถูกวัดในระดับ 0 ถึง 14
ข้อมูลเชิงปริมาณที่ได้จาก pH meter แสดงถึงระดับของกิจกรรมของกรดหรือเบสในแง่ของกิจกรรมของไฮโดรเจนไอออน ค่า pH ของสารเกี่ยวข้องโดยตรงกับอัตราส่วนของไฮโดรเจนไอออน [H+] และความเข้มข้นของไฮดรอกซิลไอออน [OH-] ถ้าความเข้มข้นของ H+ มากกว่า OH- แสดงว่าวัสดุนั้นเป็นกรด
กล่าวคือค่า pH น้อยกว่า 7 มีความเข้มข้นของ OH- มากกว่า H+ แสดงว่าวัสดุนั้นเป็นเบส โดยมีค่า pH มากกว่า 7 หากมี H+ และ OH- ไอออนในปริมาณเท่ากัน แสดงว่าวัสดุนั้นเป็นกลาง โดยมีค่า pH เท่ากับ 7 กรดและเบสมีไฮโดรเจนและไฮดรอกซิลไอออนอิสระตามลำดับ
ความสัมพันธ์ระหว่างไฮโดรเจนไอออนและไฮดรอกซิลไอออนในสารละลายที่กำหนดจะคงที่สำหรับชุดของเงื่อนไขที่กำหนด สิ่งใดสิ่งหนึ่งสามารถกำหนดได้ด้วยการรู้อีกเงื่อนไขหนึ่ง
หลักการทำงานของ pH meter
เครื่องวัดชนิดนี้ทำงานตามหลักการตรวจวัดเคมีไฟฟ้า หลักการทำงานเบื้องหลังคือการวัดศักย์ไฟฟ้า (แรงดันไฟฟ้าหรือ Voltage) ของสารละลาย
สารละลายที่เป็นกรดสามารถนำกระแสไฟฟ้าได้อย่างมีประสิทธิภาพเนื่องจากมีไฮโดรเจนไอออนบวก ความสามารถของสารละลายในการนำกระแสไฟฟ้าเรียกว่าศักย์ไฟฟ้า ศักย์ไฟฟ้าเป็นกุญแจสำคัญในการทำความเข้าใจหลักการและการใช้งาน
เครื่องวัดชนิดนี้จะวัดศักย์ไฟฟ้าโดยใช้อิเล็กโทรด 2 อิเล็กโทรดที่เสียบเข้าไปในของเหลวเพื่อสร้างวงจรไฟฟ้า อิเล็กโทรดตัวหนึ่งเรียกว่าอิเล็กโทรดอ้างอิงจะมีสารที่มีค่าศักย์ไฟฟ้าที่ทราบ
ส่วนอิเล็กโทรดอีกอันที่เรียกว่าอิเล็กโทรดเซ็นเซอร์ จะถูกใส่เข้าไปในสารละลายที่กำลังทดสอบ ศักย์ไฟฟ้าคือความแตกต่างที่เกิดจากการเปรียบเทียบอิเล็กโทรดอ้างอิงกับอิเล็กโทรดเซ็นเซอร์
ส่วนประกอบและฟังก์ชันต่างๆ:
- หัววัดค่า pH (อิเล็กโทรด): ส่วนที่สำคัญที่สุดของเครื่องวัดค่า pH ซึ่งก็คือหัววัด ซึ่งประกอบไปด้วยอิเล็กโทรดแก้วและอิเล็กโทรดอ้างอิง อิเล็กโทรดแก้วไวต่อไฮโดรเจนไอออน ในขณะที่อิเล็กโทรดอ้างอิงให้แรงดันไฟฟ้าคงที่สำหรับการเปรียบเทียบ
- เครื่องวัด: เครื่องวัดจะแสดงความต่างศักย์ไฟฟ้าระหว่างอิเล็กโทรดแก้วและอิเล็กโทรดอ้างอิง โดยความต่างศักย์ไฟฟ้า (มิลลิโวลท์) นี้จะถูกแปลงเป็นค่า pH
เมื่อจุ่มหัววัดลงในสารละลาย ไฮโดรเจนไอออนจะทำปฏิกิริยากับอิเล็กโทรดแก้ว ทำให้เกิดความต่างศักย์สัมพันธ์กับอิเล็กโทรดอ้างอิง มิเตอร์จะตีความความแตกต่างที่อาจเกิดขึ้นนี้และแสดงเป็นค่า pH
ประเภทของเครื่องวัด pH meter
- แบบตั้งโต๊ะ (Benchtop): เป็นมิเตอร์แบบอยู่กับที่ที่ใช้ในห้องปฏิบัติการเพื่อการวัดค่า pH ที่แม่นยำและแม่นยำ มีคุณสมบัติขั้นสูง รวมถึงการบันทึกข้อมูลและจุดสอบเทียบหลายจุด
- แบบพกพา (Handheld): มิเตอร์เหล่านี้มีขนาดกะทัดรัดและใช้แบตเตอรี่ ออกแบบมาเพื่องานภาคสนามและการวัดนอกสถานที่ มีความทนทานและใช้งานง่าย ทำให้เหมาะสำหรับการตรวจสอบด้านสิ่งแวดล้อม
- แบบปากกา (Pen type): เครื่องวัดค่า pH ขนาดเล็ก น้ำหนักเบา และใช้งานง่ายมีลักษณะคล้ายปากกา สะดวกสำหรับการวัดค่า pH ที่รวดเร็วและตรงไปตรงมา
- ระบบตรวจสอบ pH อย่างต่อเนื่อง (pH monitoring): ระบบเหล่านี้ใช้ในกระบวนการทางอุตสาหกรรมที่จำเป็นต้องมีการตรวจสอบค่า pH อย่างต่อเนื่อง สิ่งเหล่านี้ถูกรวมเข้ากับผังกระบวนการและให้ข้อมูลแบบเรียลไทม์
การเลือกซื้อเครื่องวัดค่า pH Meter
เมื่อจะเลือกซื้อเครื่องวัดค่า pH Meter มีสิ่งสำคัญ 5 ประการที่คุณควรพิจารณา: ความแม่นยำ การสอบเทียบ หัววัด การวัดอุณหภูมิ และการพกพา เราพยายามที่จะแนะนำในการตัดสินใจที่เหมาะสมกับความต้องการของคุณมากที่สุด
1.ความแม่นยำ
พิจารณาความถูกต้องที่จำเป็นสำหรับการใช้งานของคุณ ความแม่นยำของ ph meter โดยทั่วไปอยู่ในช่วงตั้งแต่ ±0.1 pH ถึง ±0.001 pH ตัวอย่างเช่น เครื่องวัดค่า pH ที่มีความแม่นยำ ±0.01 เป็นตัวเลือกที่ดีสำหรับสภาพแวดล้อมในการควบคุมคุณภาพหรือการวิจัย
อย่างไรก็ตามเครื่องวัดค่า pH ที่มีความแม่นยำ ±0.10 อาจมีราคาถูกกว่าสำหรับห้องปฏิบัติการของโรงเรียนและเพียงพอสำหรับความต้องการ
2.การสอบเทียบ 1 หรือ 2 หรือ 3 จุด
ควรสอบเทียบเครื่องวัดค่า pH meter ทั้งหมดเพื่อให้แน่ใจว่าผลลัพธ์ที่คุณกำลังอ่านถูกต้อง การสอบเทียบทำได้โดยใช้สารละลายบัฟเฟอร์ pH ประเภทบัฟเฟอร์ที่พบบ่อยที่สุดคือ 4, 7 และ 10 พิจารณาซื้อมิเตอร์ที่ใช้การสอบเทียบ 2 จุดเป็นอย่างน้อย และสอบเทียบให้ใกล้เคียงกับผลลัพธ์ที่คาดไว้มากที่สุด (เช่น สำหรับอาหารที่เป็นกรด คุณจะต้องปรับเทียบมิเตอร์ด้วยบัฟเฟอร์ pH 4.0 และ 7.0) เป็นไปได้ที่จะซื้อเครื่องวัดค่า pH สำหรับสอบเทียบแบบ 3 จุดและ 5 จุด ซึ่งจะช่วยเพิ่มช่วงการวัดค่าได้
3.หัววัด (pH electrode)
อิเล็กโทรด pH เทคโนโลยีอิเล็กโทรดวัดค่า pH ไม่ได้เปลี่ยนแปลงไปมากนักในช่วง 50 ถึง 60 ปีที่ผ่านมา ด้วยความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีทั้งหมดในช่วง 30 ถึง 40 ปีที่ผ่านมา การผลิตอิเล็กโทรด pH ยังคงเป็นศิลปะ ตัวแก้วแบบพิเศษของอิเล็กโทรดถูกเป่าด้วยเครื่องเป่าแก้ว ไม่ใช่กระบวนการขั้นสูงหรือ “ไฮเทค” แต่เป็นขั้นตอนที่สำคัญและสำคัญมากในการผลิตอิเล็กโทรด อันที่จริง ความหนาของกระจกเป็นตัวกำหนดความต้านทานและส่งผลต่อการส่งออก
4.ค่าพีเอชและอุณหภูมิ
การอ่านค่า pH ได้รับผลกระทบจากอุณหภูมิ เพื่อให้ได้ค่าการอ่านที่ถูกต้องแม่นยำ จะต้องสอบเทียบเครื่องวัดค่า pH ที่อุณหภูมิเดียวกับตัวอย่างที่กำลังทดสอบ (ดูอุณหภูมิส่งผลต่อ pH อย่างไร) มิเตอร์ขั้นสูงจะมีการชดเชยอุณหภูมิอัตโนมัติเพื่อชดเชยความผันแปรของอุณหภูมิตัวอย่าง (อุ่นหรือเย็นเกินไป) เป็นความคิดที่ดีที่จะสอบเทียบเครื่องวัดค่า pH ของคุณก่อนที่คุณจะตรวจสอบค่า pH ของผลิตภัณฑ์ และทดสอบค่า pH ของตัวอย่างที่อุณหภูมิห้อง (หลังจากถึงค่า pH ที่สมดุลแล้ว)
การประยุกต์ใช้งานเครื่องวัด pH
- การตรวจสอบด้านสิ่งแวดล้อม: เครื่องวัด pH ใช้ในการวัดค่า pH ของแหล่งน้ำธรรมชาติ ดิน และน้ำเสีย เพื่อตรวจสอบระดับมลพิษและสุขภาพสิ่งแวดล้อม
- การเกษตร: เกษตรกรใช้เครื่องวัด pH เพื่อทดสอบ pH ของดิน ซึ่งมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการเจริญเติบโตของพืชอย่างเหมาะสมและความพร้อมของสารอาหาร
- อุตสาหกรรมอาหารและเครื่องดื่ม:** เครื่องวัดค่า pH ช่วยให้มั่นใจในคุณภาพและความปลอดภัยของผลิตภัณฑ์ เช่น นม เนื้อสัตว์ ไวน์ และเบียร์ โดยการตรวจสอบระดับ pH ในระหว่างการผลิต
- เภสัชกรรม: เครื่องวัดค่า pH มีความสำคัญในการผลิตเภสัชภัณฑ์เพื่อให้มั่นใจในความเสถียรและประสิทธิภาพของผลิตภัณฑ์
- การเพาะเลี้ยงสัตว์น้ำ: การรักษาระดับ pH ที่เหมาะสมในน้ำเป็นสิ่งสำคัญสำหรับสุขภาพและการเจริญเติบโตของสิ่งมีชีวิตในน้ำในการเลี้ยงปลา