Компенсация температуры при измерениях pH, электропроводности и солевсодержании

В большинстве современных pH/ОВП-метров, кондуктометров и соломеров предусмотрена функция температурной компенсации. Это касается как стационарных лабораторных приборов, так и портативных и даже недорогих карманных тестеров. Разберемся, насколько она важна и можно ли без нее обойтись.

Воздействие температуры на измерение pH

pH-метр измеряет разность потенциалов между измерительным и референсным электродом и перечисляет его в значение pH. При температуре 25°C изменение pH на одну единицу соответствует изменению потенциала на электродах на 59,16 мВ. Этот параметр называют наклоном электрода. При других температурах наклон отличается: чем выше температура, тем больше наклон, и наоборот.

Поэтому измерения одного и того же образца при разной температуре могут дать разные значения pH, и чем больше температура отклоняется от 25°C, тем сильнее влияние. Особенно заметно это в растворах с высокой щелочностью. Именно поэтому производители буферных растворов обычно наносят на этикетку значение pH буфера при температуре.

Для учета реальной температуры образца используют автоматическую температурную компенсацию (ATC): прибор показывает текущую температуру рядом со значением pH и индикатор режима ATC. Для этого требуется температурный сенсор: он может быть встроен в комбинированный электрод (например, SenTix 41 от WTW), размещаться рядом с электродами в корпусе прибора (как в мультипараметровом тестере HI98129 от Hanna Instruments) или подключаться отдельным датчиком (как в лабораторном приборе 2). Некоторые приборы также позволяют вводить вручную температуру, если сенсор не подключен.

Воздействие температуры на проводимость и TDS

Электропроводность растворов также зависит от температуры: ее повышение усиливает диссоциацию соединений и подвижность ионов, поэтому проводимость растет. Поскольку солесодержащие (TDS) рассчитывают по значению проводимости, он тоже зависит от температуры образца.

Демонстрация на примере. Для измерений взят карманный тестер Combo от Hanna Instruments – один из самых универсальных и доступных тестеров такого типа. Он выпускается в двух модификациях: HI98129 для низкого диапазона электропроводности и HI98130 для высокого. Для водопроводной воды использовали HI98129 (диапазон солевсодержания до 2000 мг/л).

Взяли два одинаковых образца водопроводной воды – один комнатной температуры, другой предварительно охлажден. Сначала коэффициент температурной компенсации (β) установили на ноль, то есть измерение без компенсации: результаты для холодного и теплого образца отличались, хотя должны быть одинаковыми. После установки β на уровне 1,1%/°C и повторного измерения результаты практически совпали – разница оказалась меньше погрешности прибора.

Следовательно, температурная компенсация позволяет получить корректные, сопоставимые результаты независимо от температуры образца. Сегодня эту функцию в кондуктометрах и солемерах реализуют все известные изготовители электрохимического аналитического оборудования. В простых моделях коэффициент температурной компенсации фиксирован и установлен производителем, а более совершенные приборы позволяют пользователю настраивать его самостоятельно.

Смотрите видео, где мы демонстрируем разницу в измерениях с температурной компенсацией и без нее.