pH in theorie en praktijk
16-02-2012
pH in theorie en praktijk pH in theorie en praktijkElectric Corporation Copyright © Yokogawa Copyright Yokogawa Electric Corporation 16 februari©2012 16 februari 2012
1
pH: Overview 1) Concept – principes
2) Selectie elektrodes 3) Opbouw pH-meting en procesmontage 4) Temperatuurscorrectie 5) Onderhoud – kalibratie - praktische overwegingen 6) Bedrijfseconomische overwegingen bij pH-metingen
pH in theorie en praktijk Copyright © Yokogawa Electric Corporation 16 februari 2012
2
1
Concept - Principes
pH Analytical University 2011
pH in theorie en praktijk pH in theorie en praktijkElectric Corporation Copyright © Yokogawa Copyright Yokogawa Electric Corporation 16 februari©2012 16 februari 2012
3
Concept - Principes pH is een uitdrukking voor de zuurtegraad van een oplossing
Mathematische definitie: uitgedrukt als het negatieve logaritme van de relatieve waterstof-ion activiteit
pH = - log aH3+O De activiteit is functie van: - Concentratie van de oplossing (mol/L) - Activiteit van andere ionen - Temperatuur van de oplossing - Karakteristieken van de oplossing
pH in theorie en praktijk Copyright © Yokogawa Electric Corporation 16 februari 2012
4
2
pH-schaal Evenwichtsreactie water: H2O + H2O Evenwichtsconstante:
Voor zuiver water:
K25°C =
H3O+ + OH-
CH3O+
•
CH2O
COH2
= 1.008 • 10-14
pH = pOH = 7 (bij 25°C) pH ≠ pOH = 6.12 (bij 100°C)
pH in theorie en praktijk Copyright © Yokogawa Electric Corporation 16 februari 2012
5
Zuur
pH-schaal: logaritmisch
Uitdaging: Vind een sensor die
basisch
lineair is over 14
pH in theorie en praktijk Copyright © Yokogawa Electric Corporation 16 februari 2012
grootte-ordes.
6
3
pH-schaal: voorbeelden 0 1
cola 2.5
2
maagzuur 1.7
3
appelsap 3.5
limonade 3.0
4
bier 4.1 - 4.6
boter 4.8 - 4.9
5 6
melk 6.7 - 7.1
7
eiwit 7.6 - 8.0
8 9
opperhuid 4.8 - 5.8 bloed 7.414 zeep
10
desinfectans 11-12
11 12 13 14
pH in theorie en praktijk Copyright © Yokogawa Electric Corporation 16 februari 2012
7
Applicaties: waar(om) pH meten
afvalwaterbehandeling Boiler feed water koelwaterbehandeling dosering van chemicaliën: pulp & paper, petrochemie, galvano combinatie met andere analyses (conductiviteit, DO, BOD/COD,...) regelingen op pH: 90% applicaties
pH in theorie en praktijk Copyright © Yokogawa Electric Corporation 16 februari 2012
Proprietary info goes here…
8
4
Applicaties
pH in theorie en praktijk Copyright © Yokogawa Electric Corporation 16 februari 2012
Proprietary info goes here…
9
Applicaties
pH in theorie en praktijk Copyright © Yokogawa Electric Corporation 16 februari 2012
Proprietary info goes here…
10
5
Applicaties
pH in theorie en praktijk Copyright © Yokogawa Electric Corporation 16 februari 2012
Proprietary info goes here…
11
Kerncentrale Low pH generally causes corrosion : pH meter controls here dosing of acid and alkali
Checking and controling pH waste water pH in theorie en praktijk Copyright © Yokogawa Electric Corporation 16 februari 2012
6
Soorten pH-meting
1) Colorometrische pH-meting * De lakmoesproef * Universeel pH-papier 2) Potentiometrische meting
pH in theorie en praktijk Copyright © Yokogawa Electric Corporation 16 februari 2012
13
De eerste pH meting
Sunkist produceerde fruitsappen Lakmoes was niet accuraat genoeg Sunkist vroeg Caltech University om een oplossing Beckman vond de pH meter uit in 1935
Dr. A.O. Beckman
pH in theorie en praktijk Copyright © Yokogawa Electric Corporation 16 februari 2012
14
7
PRINCIPE VAN DE POTENTIOMETRISCHE METING
DE WET VAN NERNST
STAAF METAAL
Me POTENTIAALVERSCHIL DOOR IONUITWISSELING
Men+ OPLOSSING VAN IONEN VAN DAT METAAL pH in theorie en praktijk Copyright © Yokogawa Electric Corporation 16 februari 2012
15
Principe potentiometrische pH meting
Wet van Nernst
E = E0+ R·T/F Ln [Men+] volt
MET: R = gasconstante= 8.314 J/mol*K F = constante van Faraday = 96493 C/mol n = valentie van het ion [Men+] = concentratie metaalionen T = temperatuur in Kelvin E0 = normaal potentiaal
Voor combinatie H2 /H+ E0 van het “metaal” waterstof = 0 Volt per conventie
E = E0 + E=
R *T * ln H + n *F
R *T * ln H + F
E 0.05916 * pH
pH in theorie en praktijk Copyright © Yokogawa Electric Corporation 16 februari 2012
16
8
PRINCIPE VAN DE GLASELEKTRODE
In 1906 ontdekte Mr. Cremer eenzelfde potentiaal bij sommige glassoorten Haber en Klemensiewicz toonde de afhankelijkheid i.f.v. de pH volgens de wet van Nernst aan
“GLASSTAAF”
Potentiaalverschil volgens Nernst
OPLOSSING H+ IONEN
pH in theorie en praktijk Copyright © Yokogawa Electric Corporation 16 februari 2012
17
Werking van het pH gevoelig glas
Internal Fill Solution H+
H+
H+
H+
H+
H+
Li
Internal Gel Layer
Li
pH Glass
Li
External Gel Layer
Li
Li H+
H+
H+
Process
pH in theorie en praktijk Copyright © Yokogawa Electric Corporation 16 februari 2012
H+
H+
Li
H+
Lithium Ions in the pH sensitive glass act as current carriers
Positive Charged Free Hydrogen Ions (H+)Develop Positive mV Potential Relative to Internal Buffer Acidic Solutions Fewer Hydrogen Ions Relative to Internal Buffer Produce a Negative mV Potential Alkaline Solutions
18
9
Principe potentiometrische pH-meting Et Et
E4 R
Electrolyte
R
Membrane
R
Electrolyte
E5 R
Diaphragm
R
Et = E1 E2 E3 E4 E5 E5
E1
E4
E3 E2
pH in theorie en praktijk Copyright © Yokogawa Electric Corporation 16 februari 2012
19
“VEREENVOUDIGING” VAN DE FORMULE E 3 = - E4
E = E0
R*T K * ln mz F Cz
ALS DE TWEE AFLEIDINGSSYSTEMEN GELIJK ZIJN
E t = E1 E 2 E 5 300
E5 = 0 ALS ELEKTROLIET EN MEMBRAAN GOED GEKOZEN ZIJN
E t = E1 E 2
200 100
0 25
E1 = - 0.05916 * pHext
0
E2 = - 0.05916 * pHint
-100
Et = 0.05916 * pHint pHext
Et = 0.05916 * C te pHext
50 2
4
6
8
10
12
75 100
-200 -300
pH(int) blijft constant als de binnenbuffer goed gekozen is pH in theorie en praktijk Copyright © Yokogawa Electric Corporation 16 februari 2012
20
10
Lekstromen – Galvanische scheiding - vloeistofaarde
Vg Aardstroom lussen Door verschillende aardingspunten Vernietigen de ref-elektrode Vragen minimaal galvanische scheiding
Vg - vloeistofaarde - verschilversterker
pH in theorie en praktijk Copyright © Yokogawa Electric Corporation 16 februari 2012
21
Redox / ORP
weinig voorkomend meet oxiderend/reducerend karakter van de oplossing vooral gebruikt voor Sulfiet (reductie) en Chloor (oxidatie) dosering te meten/regelen idem opbouw pH, enkel meetelektrode is verschillend: Pt-elektrode gecombineerde pH/redox elektrode beschikbaar: toepassing als chloorregeling (ppm vrij chloor is evenredig met rH waarde: pH gecompenseerde redoxmeting)
pH in theorie en praktijk Copyright © Yokogawa Electric Corporation 16 februari 2012
22
11
Elektrodes: keuze en onderhoud
Analytical University 2010
pH in theorie en praktijk pH in theorie en praktijkElectric Corporation Copyright © Yokogawa Copyright Yokogawa Electric Corporation 16 februari©2012 16 februari 2012
23
gecombineerde elektrode vs. gescheiden
Gescheiden elektrodes – – – –
gescheiden referentie-en meetelektrode groter volume grotere flexibiliteit wanneer # levensduur verwacht wordt van elektrodes
Gecombineerde elektrodes – – – –
smaller, meer compact met of zonder ingebouwde temperatuurcompensatie lagere investeringskost grotere vervangkost (altijd totaal systeem vervangen)
pH in theorie en praktijk Copyright © Yokogawa Electric Corporation 16 februari 2012
24
12
Meetelektrodes
1) Meetelektrode Selectie van het pHgevoelig glas - general purpose glas - High Temperature glas - zuur/basisch milieu gevoeligheid van de glaselektrode (pH/mV) vervuiling
pH in theorie en praktijk Copyright © Yokogawa Electric Corporation 16 februari 2012
25
Vervuiling en aging van de meetelektrode
Natte en vuile connectoren AFZETTING VET/OLIE ORGANISCHE AFZETTING PROTEÏNEN KRISTALLEN VEZELS RESIN
Chemische producten HF (pH<5) KOH NaOH ORGANISCH
PROCES TEMPERATUUR EXTREME pH
MECHANISCH SCHOKKEN ABRASIE pH in theorie en praktijk Copyright © Yokogawa Electric Corporation 16 februari 2012
26
13
Oplossing: manueel/automatisch reinigen
1) Manueel - methode i.f.v. type vervuiling 2) automatisch - chemische reiniging - mechanische reiniging: borstel
pH in theorie en praktijk Copyright © Yokogawa Electric Corporation 16 februari 2012
27
referentie-elektrode
2) referentie-elektrode
Gold O connector
gel-elektrode Metaal glas scheiding
elektroliet als viskeuze gel voor gemakkelijke toepassingen
Referentiepin Katoenwol Glazen buis elektroliet
uitstroom-elektrode met vloeibare KCl-oplossing voor moeilijke toepassingen met kans op vergiftiging (zie verder) pH in theorie en praktijk Copyright © Yokogawa Electric Corporation 16 februari 2012
Diafragma
28
14
Diafragma’s Contact tussen referentie in elektrode en het proces
a + d = keramische juncties b = PTFE junctie c = glazen capillair
pH in theorie en praktijk Copyright © Yokogawa Electric Corporation 16 februari 2012
29
Referentie- elektrode: Vergiftiging van elektrode
goed voor 80% van alle problemen pH-meting diafragma is zeer gevoelig aan vervuiling: contact tussen proces en elektroliet-elektrode •
•
Effecten:
verkleurd membraan/elektroliet trage respons vergrootte impedantie gewijzigde mV/pH helling
Oorzaken: fysisch + chemisch
pH in theorie en praktijk Copyright © Yokogawa Electric Corporation 16 februari 2012
30
15
Vergiftiging (poisoning)
Fysisch: vloeistof dringt elektrode binnen – overdruk – drukvariaties – T°-variaties – hoge zoutconcentraties –… Chemisch: – proces reageert met: Ag+ (vb. sulfides) – met Cl- (vb. Ag, Pb)
pH in theorie en praktijk Copyright © Yokogawa Electric Corporation 16 februari 2012
31
Vergiftiging (poisoning)
Preventie: 1) Gebruik uitstroomelektrodes
2) Gebruik zoutbruggen
3) Differential pH-meting
pH in theorie en praktijk Copyright © Yokogawa Electric Corporation 16 februari 2012
32
16
Gel-elektrode versus uitstroom-elektrode Diffusie type
Uitstroom type
Direct mounting
Hoge nauwkeurigheid
Drukbestendig
Geen diffusiefouten
Geen onderhoud (bijvullen)
Zelfreinigend
Voor milde processen
Geschikt op hoge T°
Minimum conductiviteit>
Overdruk nodig
50μS/cm
Dient bijgevuld te worden
Dubbel diafragma mogelijk
Voor sterk vervuilende
Kans op verstopping groter
processen
Minder geschikt op hoge T°
Voor demin-toepassingen
pH in theorie en praktijk Copyright © Yokogawa Electric Corporation 16 februari 2012
33
Uitstroomelektrodes met extern reservoir
extern KCl reservoir Met drukloos reservoir: enkel hydrostatische druk KCl Of door reservoir onder druk Minder geschikt bij wisselende procesdruk
pH in theorie en praktijk Copyright © Yokogawa Electric Corporation 16 februari 2012
Extern KCl-reservoir
naar transmitter
34
17
Uitstroomelektrodes met intern reservoir
intern KCl reservoir drukgecompenseerd constante overdruk constante flow
pH in theorie en praktijk Copyright © Yokogawa Electric Corporation 16 februari 2012
35
Zoutbrug REF ELECTRODE
Beste systeem wanneer elektroliet het proces kan vervuilen of het proces de elektrode vervuilt bestaat voor gecombineerde en gescheiden gel-en uitstroomtype
COMPRESSED AIR
IN PROCESS
pH in theorie en praktijk Copyright © Yokogawa Electric Corporation 16 februari 2012
36
18
differential pH meting
Vermijd contact elektroliet met proces Meet verschil pH met Na-sonde Voor moeilijke applicaties vb fermentatie, pekel Enkel te gebruiken voor regelingen
pH in theorie en praktijk Copyright © Yokogawa Electric Corporation 16 februari 2012
37
REGENERATIE
Hergebruik (dure) elektrodes Glaselektrodes – 10 sec onderdompelen in een zuuroplossing van 1M azijnzuur
referentie elektrodes geltype – Plaats in 3,3M KCl @ 80°C en laat afkoelen
pH in theorie en praktijk Copyright © Yokogawa Electric Corporation 16 februari 2012
38
19
bewaren elektrodes
Nooit in demin water Altijd in 1M KCl-oplossing bij droogstand: 24h in water laten weken bij droogstand en onmiddellijk gebruik: kalibreer regelmatig gedurende de eerste dagen reinig vóór het bewaren vul elektroliet aan en en sluit vulopening af
pH in theorie en praktijk Copyright © Yokogawa Electric Corporation 16 februari 2012
39
SMART sensoren: intelligentie in de sensor
Klassieke meting: intelligentie in de converter SMART sensor: electronica ingebouwd in de kop door geïntegreerde microchip Vaak gecombineerd met inductieve koppeling
pH in theorie en praktijk Copyright © Yokogawa Electric Corporation 16 februari 2012
40
20
SMART sensoren: Pros & Cons
Voordelen: – – – – –
kalibratie vooraf mogelijk in labo/fabrikant Geen buffers meer in fabrieksomgeving Historiek van sonde bewaard in intern geheugen sensor Universele analyzers Centraal datamanagement systeem mogelijk
Nadelen: – Drift van pH- sensor niet ondervangen met kalibratie vooraf – Merkafhankelijkheid – Niet altijd online test mogelijk over toestand elektrode (impedantiemeting, afzetting, glasbreuk) – Beperktere keuze elektrodes
pH in theorie en praktijk Copyright © Yokogawa Electric Corporation 16 februari 2012
41
SMART sensoren: Data Management Systeem
pH in theorie en praktijk Copyright © Yokogawa Electric Corporation 16 februari 2012
42
21
Sensoren zonder pH glas
Gebruiken in processen waar: – gebruik van pH-glas verboden is – Hoge P/T gevraagd wordt 1) Isfet: Ion Sensitive Field Effect Transistor: - verandering van ionconcentratie (of pH) van de oplossing, vloeit er meer of minder stroom door de transistor - Sensor volledig uit PEEK - Aparte transmitter nodig
pH in theorie en praktijk Copyright © Yokogawa Electric Corporation 16 februari 2012
43
Sensoren zonder pH glas
2) –
Pfaudler elektrode pH-gevoelig Enamel – Hastelloy constructie Vooral gebruikt in voedingsindustrie Te gebruiken tot 100 Bar Maximale temperatuur: 140 °C
pH in theorie en praktijk Copyright © Yokogawa Electric Corporation 16 februari 2012
44
22
Opbouw pH-meting
Analytical University 2011
Transmitters Kabels Proces montage
pH in theorie en praktijk pH in theorie en praktijkElectric Corporation Copyright © Yokogawa Copyright Yokogawa Electric Corporation 16 februari©2012 16 februari 2012
45
Transmitters 1) 4-draadstoestellen
-
24 VDC/230VAC voeding analoge uitgang ingebouwde PID regeling sensor-check pH/Redox metingen temperatuurcompensatie analoge en contactuitgangen
2) 2-draadstoestellen
- 24 VDC voeding - Atex uitvoering - # comm. protocollen pH in theorie en praktijk Copyright © Yokogawa Electric Corporation 16 februari 2012
46
23
Transmitters
3) Pocket meters – met # types sensoren – lab toestellen – Uitstroom-elektrode gel-elektrode
pH in theorie en praktijk Copyright © Yokogawa Electric Corporation 16 februari 2012
47
Kabels
1) Klassieke Coax/ Triax kabels - met shielding voor accurate meting - industriële kabels + labokabels 2) kabels met variopin connectie - zowel pH-signaal als temperatuursignaal met 1 bekabeling
pH in theorie en praktijk Copyright © Yokogawa Electric Corporation 16 februari 2012
48
24
Staalname
At-line
In-line
On-line
Off-line
pH in theorie en praktijk Copyright © Yokogawa Electric Corporation 16 februari 2012
49
In-line of On-line ? In-line meting – Real-time meting = betere procescontrole mogelijk – Lage stabiliteit en korte levensduur door blootstelling aan proces P/T – moeilijk bereikbaar voor onderhoud
On-line meting – regelfouten mogelijk door tijdsverschil, verandering in druk/temperatuur – hoge stabiliteit door sample conditioning – makkelijk onderhoud en herstelling mogelijk
– hoge operationele kost bij harde procesomstandigheden
In-line is direct
pH in theorie en praktijk Copyright © Yokogawa Electric Corporation 16 februari 2012
On-line is makkelijk in onderhoud
50
25
Montage
1) In-line in procesleiding:
2) In-line in tank op variabele diepte
pH in theorie en praktijk Copyright © Yokogawa Electric Corporation 16 februari 2012
51
Montage
3) on-line met flowfitting in RVS/PP//PVDF elektropolishing mogelijk flens- of draadaansluiting fittings
– – – –
Met montage plaat of beugel Met kalibratiebeker houder Aanvoer onder/ afvoer opzij Minimaal “dood” volume
plaatsing
– Op borsthoogte vergemakkelijkt kalibraties/onderhoud – DEBIET 100-200 ml/min
pH in theorie en praktijk Copyright © Yokogawa Electric Corporation 16 februari 2012
52
26
Certificatie
Welke certificatie is courant gebruikt? Atex certificaat Quality inspection certificaat FDA compliance voor elektrodes 3.1 Certificaat Wetted parts fitting EHEDG voor Food applications GEEN kalibratiecertificaat: kalibratie gebeurt in situ
pH in theorie en praktijk Copyright © Yokogawa Electric Corporation 16 februari 2012
53
Temperatuurseffect
Analytical University 2011
pH in theorie en praktijk pH in theorie en praktijkElectric Corporation Copyright © Yokogawa Copyright Yokogawa Electric Corporation 16 februari©2012 16 februari 2012
Glasimpedantie Glasgevoeligheid Procesinvloeden
54
27
Temperatuurseffect: Nernst functie
1) op glas- en referentie-elektrode 500 400 300 200 100
mV
14
12
8
10
6
4
2
0 -100
0
7.0 pH = 0 mV: isothermisch punt Sensor output verandert met T° – 0o C ~ 54.2 mV/pH – 25oC ~ 59.2 mV/pH – 50oC ~ 64.1 mV/pH Sensor Output wordt gecorrigeerd naar 25oC met automatische temperatuurscompensatie Temperatuurscorrectie met matrix volgens NEN-norm
-200 -300 -400 -500
pH 0C
25C
pH in theorie en praktijk Copyright © Yokogawa Electric Corporation 16 februari 2012
50C
55
Temperatuurseffect Altijd temperatuursmeting opnemen in je pH-meting (aparte RTD of ingebouwd in pH-sonde) pH Electrode Output
0.8 0.6
pH Error
0.4 0.2 0 -0.2 0
1
2
3
4
5
6
7
8
9 10 11 12 13 14
-0.4 -0.6 -0.8 0C
pH in theorie en praktijk Copyright © Yokogawa Electric Corporation 16 februari 2012
10oC
20C
25C
30C
40C
50C
56
28
Temperatuurseffect: invloed op pH fluida
2) op procesfluïda Temperatuurseffect op chemisch evenwicht vb. voor zuiver water: pH = pOH = 7 (bij 25°C) pH ≠ pOH = 6.12 (bij 100°C) pH ≠ pOH = 7.47 (bij 0°C) Oorzaak voor discussies tussen labometing en industriële meting Afhankelijk van type vloeistof Kan gecompenseerd worden in de transmitter pH in theorie en praktijk Copyright © Yokogawa Electric Corporation 16 februari 2012
57
INVLOED VAN DE TEMPERATUUR 11 0°C
10
pH
10°C
9
20°C
8
25°C
7
30°C 40°C
6
50°C
5 60°C
4 4
5
6
7
8
9
10
pH at 25 °C TC = pH(60)-pH(25) / 60-25 Measuring at 60°C : pH = 8 But at 25°C pH = 9 pH in theorie en praktijk Copyright © Yokogawa Electric Corporation 16 februari 2012
TC = 8-9 / 35 TC = -0.028 pH per°C
58
29
Temperatuurseffect: invloed op levensduur
3) op levensduur elektrode Indien de levensduur wordt dit en
100% @ 25°C 20% @ 80°C 5% @ 100°C
@ T°> 70°C lossen componenten in het glas op. Hiervoor zijn speciale hoge T° types ontwikkeld. @ T° > 70°C: geltypes zijn niet bruikbaar
pH in theorie en praktijk Copyright © Yokogawa Electric Corporation 16 februari 2012
59
Onderhoud – Kalibratie Nauwkeurigheid
Praktische overwegingen Analytical University 2011
pH in theorie en praktijk pH in theorie en praktijkElectric Corporation Copyright © Yokogawa Copyright Yokogawa Electric Corporation 16 februari©2012 16 februari 2012
60
30
Kalibratie/Onderhoud
WAT IS DE NAUWKEURIGHEID VAN EEN pH-METING?
EEN pH-METING IS ZO NAUWKEURIG ALS ZIJN KALIBRATIE/ONDERHOUD
pH in theorie en praktijk Copyright © Yokogawa Electric Corporation 16 februari 2012
61
Onderhoud vs. kalibratie
VERWAR KALIBRATIE NIET MET ONDERHOUD – je kunt SLECHT reinigen maar GOED kalibreren
NUT VAN ONDERHOUD – Om omkeerbare effecten weg te werken
NUT VAN KALIBRATIE – Om rekening te houden met onomkeerbare veranderingen en verouderingen
pH in theorie en praktijk Copyright © Yokogawa Electric Corporation 16 februari 2012
62
31
PRIMAIRE EN TECHNISCHE BUFFERS PRIMAIRE BUFFERS – pH4.01 pH6.87 pH9.18 – Beantwoorden 100% aan int’l standaarden – Lange levensduur
TECHNISCHE BUFFERS – pH4.00 pH7.00 pH10.00 – Zijn bijgewerkte primaire buffers – Hebben verminderde buffercapaciteit
BUFFERCERTIFICATEN KWALITEIT – Productie ISO9000 IKZ gecertificeerd
pH in theorie en praktijk Copyright © Yokogawa Electric Corporation 16 februari 2012
63
SOORTEN kalibratieS 2-PUNTSKALIBRATIE – auto • voorgeprogrammeerde T° tabellen
– manueel
1-PUNTSKALIBRATIE – manueel of auto – alleen nulpunt – 1 buffer
• andere buffers
– nulpunt en helling – aangeraden/meest gebruikt – 2 buffers • nulpunt ( pH6.87) – bepaald door glaselektrode/ITP
3 PUNTSKALIBRATIE – 2-punts + 3e buffer ter verificatie
• helling (pH4.01)
pH in theorie en praktijk Copyright © Yokogawa Electric Corporation 16 februari 2012
64
32
NULPUNT OF ASYMMETRIE uMet buffer pH 6.87 uALTIJD EERST UITVOEREN
1 pH = 59.16 mV mV x mV
bvb x = 10 mV of een fout van 1/6 pH
0 7
pH
pH in theorie en praktijk Copyright © Yokogawa Electric Corporation 16 februari 2012
65
SLOPE OF GEVOELIGHEID
uBIJ VOORKEUR MET BUFFER pH 4.01 uVoor een basisch proces kan men buffer pH 9.18 overwegen
mV
0
bvb 10% afwijking fout bij pH 9 = 0.2 pH fout bij pH 8 = 0.1 pH
echte ITP
7 9
pH
-2 * 59.16
T°2
pH in theorie en praktijk Copyright © Yokogawa Electric Corporation 16 februari 2012
66
33
PROCEDURE 1) reinigen, spoelen en drogen van de elektrodes 2) elektrodes in buffer ph 6.87 3) meting laten stabiliseren en elektronica afregelen 4) alles uit de buffer halen 5) het geheel spoelen en drogen 6) elektrodes in buffer ph 4.01 dompelen 7) meting laten stabiliseren en elektronica afregelen 8) kalibratie beëindigen 9) elektrodes terug in buffer 6.87 plaatsen ter controle 10) logboek aanvullen pH in theorie en praktijk Copyright © Yokogawa Electric Corporation 16 februari 2012
67
IN GEVAL VAN PROBLEMEN
Oorzaak: voor 80% foutief onderhoud de meting stabiliseert niet: – vuile elektrodes – verouderde elektrodes – wordt bewaakt door omvormer
kalibratie buiten bereik: – verouderde of vuile elektrodes – oude of vuile buffers – wordt bewaakt door omvormer
helling en/of asymmetrie verlopen te snel? – reiniging elektrodes – type elektrode
consulteer het logboek pH in theorie en praktijk Copyright © Yokogawa Electric Corporation 16 februari 2012
68
34
INTERVAL KALIBRATIE
HOE VAAK? – BEPAALD DOOR SENSOR/PROCES COMBINATIE • Proces: T°, P, vervuiling, samenstelling • Elektrode: Specs van de elektrode
– HOE NAUWKEURIG MOET DE METING ZIJN? • Vereiste 10% – Geen kalibratie nodig
• Vereiste 5% – 3 kalibraties per maand
• Vereiste 2% – 8 kalibraties per maand
– MEER IS NIET NOODZAKELIJK BETER!!!!! pH in theorie en praktijk Copyright © Yokogawa Electric Corporation 16 februari 2012
69
QUICK CHECK/ DIAGNOSE
controleer alles visueel transmitter – sluit meet- en referentiekant kort • indicatie stabiel ph7+/- asy waarde
referentie-elektrode – sluit nieuwe ref.elektrode aan op glaskant • indicatie stabiel ph7+/- asy waarde
glaselektrode – in buffer
kabels – koppel af en meet isolatie – let op verkorting
kijk de on-line impedantiemeting na kijk logboek na pH in theorie en praktijk Copyright © Yokogawa Electric Corporation 16 februari 2012
70
35
Bedrijfseconomische overwegingen
Total Cost of Ownership Analytical University 2011
pH in theorie en praktijk pH in theorie en praktijkElectric Corporation Copyright © Yokogawa Copyright Yokogawa Electric Corporation 16 februari©2012 16 februari 2012
71
Total Costs of Ownership
Een voorbeeld vanuit de Chemische Industrie
planning aanschaf
TCO bestaat uit: – Planning en engineering 4-8% – Investering 20-40% – Installatie 9-13% – Onderhoud 10-15% – Reparatie 20-45% – Overige 1-5%
pH in theorie en praktijk Copyright © Yokogawa Electric Corporation 16 februari 2012
installatie onderhoud reparatie overige
72
36
Nauwkeurigheidseisen versus kosten Nauwkeurigheid 10% Geen onderhoud nodig
Nauwkeurigheid 5%
3 maal per maand onderhoud
Nauwkeurigheid 2%
8 maal per maand onderhoud
Hoge nauwkeurigheidseisen verhogen de bedrijfskosten, maar niet noodzakelijk de nauwkeurigheid van de meting.
pH in theorie en praktijk Copyright © Yokogawa Electric Corporation 16 februari 2012
73
Onderhouds strategie versus kosten Onderhoud bij problemen – Reactief – Problemen worden steeds te laat ontdekt – Minimale nauwkeurigheid en stabiliteit – Inefficiënt want niet te plannen en steeds onder tijdsdruk – Na verloop van tijd stijgen de onderhouds- en herstellingskosten
pH in theorie en praktijk Copyright © Yokogawa Electric Corporation 16 februari 2012
Regelmatig onderhoud – Problemen worden voorkomen – Goed gebruik van diagnose mogelijkheden – Garandeert maximale nauwkeurigheid, stabiliteit en beschikbaarheid – Kan worden uitbesteed – Kosten blijven budgetteerbaar door vermijden van uitval
74
37
Sensor voorkeur versus bedrijfskosten
Eenvoud eerst – “Onderhoudsvrije” sensoren – Kunststof fittingen – Gel of Polymeer referentiesysteem, goedkoop pH glas – Eenvoudige installatie, lage investering, onderhoud door vervanging – Lage eisen aan vakbekwaamheid van personeel – Prijs elektroden is van grote invloed op de bedrijfskosten – Beperkte nauwkeurigheid en stabiliteit
Nauwkeurig en stabiel – Uitstromende referentieelektroden zijn de enige echt nauwkeurige sensoren – RVS-fittingen – Discipline is noodzakelijk om de nauwkeurigheid te behouden – Goed geschoold personeel is nodig – Investering is een groot deel van de kosten, maar eenmalig – Grote nauwkeurigheid en stabiliteit
pH in theorie en praktijk Copyright © Yokogawa Electric Corporation 16 februari 2012
75
Cost of ownership - Conclusie
De bedrijfskosten hangen sterk af van beslissingen, die tijdens de planning worden genomen. „Onderhoudsvrij“ veroorzaakt vaak hoge kosten in reparatie en vervanging. „Kwaliteitsonderhoud“ optimaliseert de nauwkeurigheid, beschikbaarheid en verbruik van de onderdelen. pH in theorie en praktijk Copyright © Yokogawa Electric Corporation 16 februari 2012
76
38
Analytical University: if you want to know more!
Wanneer: Waar: Wat:
11, 12 en 13 september 2012 3 locaties in België merkonafhankelijk overzicht analysetechnieken
Meer info:
www.yokogawa.com/be
pH in theorie en praktijk Copyright © Yokogawa Electric Corporation 16 februari 2012
77
Debietsmetingen: go with the flow
Wanneer: Waar: Wat: Meer info:
pH in theorie en praktijk Copyright © Yokogawa Electric Corporation 16 februari 2012
Sep-Okt-Nov 2012 VIK Wommelgem merkonafhankelijk overzicht debietsmetingen website www.vik.be
78
39
Asset Excellence Solutions that maximize performance of assets and productivity of production.
THANK YOU. pH in theorie en praktijk Copyright © Yokogawa Electric Corporation 16 februari 2012
79
40