pH 센서: 수질 프로브

pH를 측정하는 이유는 무엇인가요?

pH는 물의 산도 또는 알칼리도를 측정한 값입니다. pH가 7 미만인 물은 산성, pH가 7 이상인 물은 알칼리성(염기성)입니다. 물의 pH는 용해된 pH 활성 염에 의해 결정됩니다. 예를 들어 순수한 물에 수산화나트륨을 녹이면 수산화이온이 pH 활성 염기이므로 pH가 증가하고, 순수한 물에 황화수소를 녹이면 수소이온이 pH 활성 산이므로 pH가 감소합니다. 그러나 염화나트륨을 물에 녹이면 나트륨이나 염화물 모두 pH 활성 이온이 아니므로 pH가 변하지 않습니다.

물의 pH에 따라 용해된 pH 활성 염의 형태가 결정됩니다. 예를 들어 암모니아 기반 비료가 강우 유출수를 통해 강으로 유입된다고 가정해 보겠습니다. 강의 pH가 9 미만인 경우, 존재하는 대부분의 암모니아 종은 암모니아의 형태인 NH3입니다. 하천의 pH가 9보다 높으면 존재하는 대부분의 암모니아 종은 암모늄, NH4+의 형태입니다. 암모니아는 생물에게 독성이 있으며, 암모늄은 생물에게 영양분이 될 수 있기 때문에 이는 중요합니다.

pH는 또한 물속에서 금속의 용해도를 결정합니다. 철과 크롬과 같은 금속은 낮은 pH에서 더 잘 녹기 때문에 어류와 다른 생물체가 더 많이 흡수할 수 있습니다. 높은 pH에서는 금속의 용해도가 낮아져 생물체가 이용할 수 있는 양보다 침전물에 결합될 가능성이 높습니다.

장기적인 pH 추세의 변화는 물과 그 오염원에 대한 더 자세한 화학적 연구가 필요하다는 신호일 수 있습니다.

pH는 어떻게 측정하나요?

pH는 pH 센서와 기준 전극으로 측정합니다. pH 센서는 알려진 pH의 전해질로 채워진 작은 유리 전구입니다. 시료 물의 pH가 전해질의 pH와 다르면 유리 전구에 전압이 생성됩니다. 이 전압은 시료 물의 pH에 따라 예측 가능하게 변화하며 기준 전극을 통해 측정됩니다. 기준 전극에는 유리 전구가 아닌 미세 다공성 물질(주로 테프론)로 시료 물에서 분리된 전해질이 포함되어 있어 전해질이 물에 빠르게 희석되지 않고 물과 접촉할 수 있습니다.

수질 계측기에는 두 가지 유형의 기준 전극이 있습니다. 첫 번째는 소량의 고점도 “겔” 전해질을 사용합니다. 겔화 전해질 기준 전극은 주기적으로 전해질을 교체할 필요가 없습니다. 그러나 사용자가 전해질을 교체할 수 없기 때문에 약 1년에 한 번 또는 그 이상 자주 교체해야 합니다.

두 번째 유형의 기준 전극은 대량의 저점도(겔화되지 않은) 전해질을 사용합니다. 그 결과 “유동 접합”은 일반적으로 특히 겔화 전해질이 노화됨에 따라 겔화 전해질 기준 전극보다 더 안정적인 측정을 설정합니다. 유동 접합 전해질은 2개월 정도마다 새 전해질을 채워야 합니다. 그러나 전해질을 보충하면 겔 전해질 모델처럼 전체 기준 전극을 교체할 필요가 없습니다.

pH 측정에 사용되는 기준 전극은 ORP 전극과 이온 선택적 전극(ISE)을 동시에 사용하여 측정을 용이하게 할 수 있습니다.

pH 센서는 일반적으로 pH 버퍼라고 하는 시중에서 판매되는 표준으로 보정합니다. 2점 또는 3점 pH 보정을 선택할 수 있습니다. 2점 보정은 7(중성) 버퍼와 모니터링하려는 물의 값에 가까운 두 번째 버퍼(일반적으로 4 버퍼(산성) 또는 10 버퍼(염기성)를 사용하며, 3점 보정은 1(중성) 버퍼와 2(염기성) 버퍼를 사용합니다. pH가 7보다 높거나 낮은 물에서 측정하는 경우 7, 4, 10 버퍼를 사용하는 3점 보정을 통해 측정 정확도를 약간 높일 수 있습니다.