pH Sensörü: Su Kalitesi Probu

pH neden ölçülür?

pH, suyun asitlik veya bazlık derecesinin bir ölçüsüdür. PH değeri yediden az olan su asidiktir; pH değeri yediden fazla olan su ise alkalidir (bazik). Suyun pH’ı çözünmüş, pH-aktif tuzlar tarafından belirlenir. Örneğin, sodyum hidroksitin saf suda çözünmesi pH’ı artıracaktır çünkü hidroksit iyonu pH-aktif bir bazdır ve hidrojen sülfürün saf suda çözünmesi pH’ı düşürecektir çünkü hidrojen iyonu pH-aktif bir asittir. Ancak, sodyum klorürün suda çözünmesi pH’ı değiştirmeyecektir çünkü ne sodyum ne de klorür pH-aktif bir iyon değildir.

Suyun pH’ı çözünmüş, pH-aktif tuzların şeklini belirler. Örneğin, amonyak bazlı bir gübrenin yağmur sularıyla bir nehre aktığını varsayalım. Nehrin pH’ı dokuzun altındaysa, mevcut amonyak türlerinin çoğu amonyak, NH3 formunda olacaktır. Nehir pH’ı dokuzun üzerindeyse, mevcut amonyak türlerinin çoğu amonyum, NH4+ formunda olacaktır. Bu önemlidir çünkü amonyak biyota için toksiktir, amonyum ise biyota için bir besin olabilir.

pH aynı zamanda sudaki metallerin çözünürlüğünü de belirler. Demir ve krom gibi metaller düşük pH’da daha fazla çözünür ve bu nedenle balıklar ve diğer biyotalar tarafından daha fazla alınabilir. Yüksek pH’da metaller daha az çözünür ve biyota için kullanılabilir olmaktan ziyade tortuya bağlanma olasılığı daha yüksektir.

Uzun vadeli pH eğilimlerindeki değişiklikler, suyun ve kirlilik kaynaklarının daha ayrıntılı kimyasal olarak incelenmesi gerektiğine işaret edebilir.

pH nasıl ölçülür?

pH, bir pH sensörü ve referans elektrot ile ölçülür. pH sensörü, pH değeri bilinen bir elektrolit ile doldurulmuş küçük bir cam ampuldür. Örnek suyun pH’ı elektrolitinkinden farklıysa cam ampul boyunca bir voltaj oluşur. Bu voltaj, örnek suyun pH değeriyle tahmin edilebilir şekilde değişir ve referans elektrot aracılığıyla ölçülür. Referans elektrot, örnek sudan cam bir ampulle değil, elektrolitin su tarafından hızla seyreltilmeden suyla temas etmesini sağlayan mikro gözenekli bir malzeme (genellikle Teflon) ile ayrılmış bir elektrolit içerir.

Su kalitesi cihazlarında bulunan iki tip referans elektrot vardır. İlkinde küçük hacimli, yüksek viskoziteli, “jelleşmiş” elektrolit kullanılır. Jel elektrolit referans elektrotları elektrolitin periyodik olarak değiştirilmesini gerektirmez. Ancak, kullanıcı elektroliti değiştiremediği için yaklaşık olarak yılda bir kez veya daha sık değiştirilmeleri gerekir.

İkinci tip referans elektrot büyük hacimde düşük viskoziteli (jelleşmemiş) elektrolit kullanır. Ortaya çıkan “akan bağlantı” tipik olarak, özellikle jel elektrolit eskidikçe, jel elektrolit referans elektrotlarına göre daha kararlı bir ölçüm sağlar. Akan bağlantı elektroliti her iki ayda bir yeni elektrolit gerektirir. Ancak elektrolitin yeniden doldurulması, referans elektrodun tamamını değiştirmeniz gerekmediği anlamına gelir (jel elektrolit modellerinde olduğu gibi).

pH ölçümü için kullanılan referans elektrot aynı anda ORP elektrotları ve iyon seçici elektrotlar (ISE’ler) ile ölçümleri kolaylaştırabilir.

pH sensörleri normalde pH tamponları adı verilen ve piyasada bulunan standartlarla kalibre edilir. İki veya üç noktalı pH kalibrasyonunu seçebilirsiniz. İki noktalı kalibrasyonlarda yedi (nötr) tampon ve değeri izlemeyi amaçladığınız suların değerine yakın olan ikinci bir tampon kullanılır; normalde dört tampon (asidik) veya on tampon (bazik). pH değeri yedinin önemli ölçüde üstünde ve altında olabilen sularda ölçüm yapıyorsanız, yedi, dört ve on tamponlarını kullanarak üç noktalı kalibrasyonla ölçüm doğruluğunuzu biraz artırabilirsiniz.