Буферные растворы для калибровки pH/ОВП-сенсоров

Буферные растворы являются обязательным инструментом для получения точных pH измерений. Данные реагенты используются в качестве эталона для калибровки и корректировки измерений pH, для компенсации старения и износа pH-чувствительной стеклянной мембраны.

Буферные растворы pH представляют собой смеси слабых кислот и солей этих кислот с сильными основаниями или смеси слабых оснований и солей этих оснований с сильными кислотами. Следовательно, если буферные растворы не точны сами по себе, калибровка будет бесполезной. Буферные растворы подразделяются на три категории. Их основными отличиями являются точность и ёмкость (способность сохранять своё значение pH при разбавлении). 
 

Высококачественный буферный раствор 

Данных растворов нет в продаже, они используются только в метрологических институтах и имеют наименьшую погрешность значений pH: ±0,003. 

Стандартный буферный раствор (вторичный буферный раствор)

Стандартные буферные растворы используются в качестве эталонов для точных измерений, например, в лабораториях и при производстве технических буферных растворов. Они схожи с высококачественными растворами. Их состав определяется такими международными стандартами, как DIN19266, IEC 726 и NIST. Погрешность значений pH составляет 0,002 и 0,004 (при температуре 25 °C) в зависимости от состава.

Технический буферный раствор

Это коммерческие буферные растворы, используемые в основном для калибровки промышленных анализаторов pH. Характеристики технических растворов близки к стандартным и описаны в стандарте DIN19267. Погрешность значений pH составляет 0,02 (при температуре 25 °C) в зависимости от состава.

Примеры буферных растворов, применяемых Yokogawa, приведены в таблице ниже. Буферные растворы, приготовленные из указанных веществ, соответствуют рекомендациям Комитета по стандартам DIN и Национального института стандартов и технологий (NIST) и наиболее подходят для калибровки промышленных pH-систем
 

Влияние температуры

Зависимость pH буферного раствора от температуры, как правило, определяется путём измерения pH при различных температурах. В анализаторах Yokogawa предварительно запрограммированы матрицы температурной компенсации для различных буферных растворов. Таким образом, если при калибровке в буферный раствор также погружён температурный электрод, то компенсация будет выполнена автоматически. Любое измеренное значение pH будет иметь смысл только если указана температура, при которой выполнялись измерения. 

Внимание

Буферные растворы с pH-фактором выше 7 особенно чувствительны к атмосферному CO2. От использования буферного раствора с признаками помутнения нужно немедленно отказаться. Не рекомендуется использовать буферный раствор более чем через месяц после его открытия. Буферные растворы должны храниться в плотно запечатанных, предпочтительно воздухонепроницаемых ёмкостях, выполненных из полиэтилена или боросиликатного стекла. Буферные растворы не должны повторно заливаться в бутылки из-под использованных растворов.

Калибровочные растворы ОВП

Для проверки или калибровки ОВП-сенсора, могут быть использованы два вида калибровочных растворов. К первому типу относятся предварительно подготовленные растворы с определённым стабильным значением мВ, обычно находящиеся в пределах рабочего диапазона ОВП. Второй тип растворов, наиболее распространённый – это стандартные буферные растворы со значениями pH 4 и 7 с растворёнными в них кристаллами хингидрона до уровня насыщения. Буферные растворы, указанные выше, могут использоваться как для калибровки систем измерения ОВП, так и для обслуживания систем измерения pH. Подготовка и применение обоих типов растворов описаны ниже. 

Раствор хингидрона1)

Чтобы приготовить калибровочный раствор для ОВП из буферного раствора pH (4,0 или 7,0), добавьте небольшое количество (приблизительно < 0,5 г) хингидрона к 200 мл раствора. Хингидрон не очень хорошо растворяется, поэтому в буферный раствор можно добавить только небольшое его количество, при этом раствор приобретает янтарный цвет. Если весь хингидрон растворяется, добавьте ещё немного и перемешайте. Насыщение достигается тогда, когда после очередного добавления хингидрон больше не будет растворяться. 

Ниже в таблице приведены показания в мВ, которые должен показывать анализатор в зависимости от используемого буферного раствора рН (4,0 или 7,0), и от типа используемого электрода сравнения. Например, раствор хингидрона с pH 4,0 должен иметь значение 253 мВ (±30 мВ) при температуре 25 °C при использовании электрода сравнения с электролитом 3M KCl.
 

Примечание 1. Порошок хингидрона является умеренно опасным веществом, вызывающим раздражение лёгких с пролонгированным действием. Предварительно смешанные растворы для калибровки относительно безвредны. Оба типа растворов требуют осторожного обращения и соблюдения правил безопасности при работе с ними в лаборатории.
Примечание 2. SCE = насыщенный каломельный электрод
Примечание 3. SHE = стандартный водородный электрод

Растворы с заданным значением ОВП

Электроды сравнения, заполненные различными растворами, будут генерировать различные значения мВ при помещении в один и тот же стандартный раствор. Это связано с тем, что стандартный (калибровочный) раствор был подготовлен с помощью использования электрода сравнения с определённым электролитом. В таблице ниже в крайнем левом столбце приведены наиболее часто применяемые электроды сравнения с разными электролитами. В верхней строке таблицы приведены электролиты, которыми могут быть заполнены электроды сравнения при приготовлении стандартных растворов. Для использования настоящих табличных данных, необходимо знать (1) какой электролит используется в электроде сравнения и (2), каким электролитом был заполнен электрод сравнения при приготовлении стандартного раствора. Например, если предварительно приготовленный раствор со значением 250 мВ был получен с использованием электрода сравнения SHE (стандартный водородный электрод), а электрод сравнения в измерительном контуре заполнен раствором 1 M KCl, то преобразователь покажет НЕ 250 мВ, а 19 мВ при температуре 25 °C. То есть анализатор покажет разность между значением стандартного раствора (250 мВ) и значением, соответствующим электроду сравнения с электролитом 1М KCl, равное 231 мВ. Разность в данном случае составит 19 мВ.