Che cos'è il pH?
Il pH, che è la misura della concentrazione di ioni idrogeno, descrive il grado di acidità o alcalinità di una soluzione. La misurazione e il controllo del pH sono fattori critici in una vasta gamma di applicazioni industriali, tra cui la produzione farmaceutica, la produzione di alimenti e bevande, l'industria lattiero-casearia e agricola, il trattamento delle acque e innumerevoli altre, e il controllo del pH è spesso fondamentale per garantire la qualità di un prodotto.
pH: Introduzione
Il termine "pH", derivato dal simbolo matematico del logaritmo negativo (p) e dal simbolo chimico dell'idrogeno (H), sta per "potenziale dell'idrogeno" e, come accennato in precedenza, è la misurazione della concentrazione di ioni idrogeno in una soluzione liquida. Il pH è un valore determinato in base a una scala definita, simile alla temperatura.
La scala del pH è logaritmica, poiché fornisce un'indicazione inversa della concentrazione di ioni idrogeno nelle soluzioni, e ha un valore compreso tra 0 e 14. Una soluzione con 10-8 moli di ioni H+ per litro ha un valore di pH pari a 8; una soluzione con 10-2 moli di ioni H+ per litro ha un valore di pH pari a 2 e così via. Le soluzioni con un valore di pH basso (0-6) sono classificate come acide, mentre quelle con un valore di pH elevato (8-14) sono classificate come alcaline. Il valore medio (7) rappresenta l'acqua pura, che è neutra, né acida né alcalina.
Perché il pH è importante nelle applicazioni industriali?
I livelli di pH sono una variabile importante in un'ampia gamma di applicazioni industriali e, poiché la qualità dipende spesso da livelli di pH costanti e ottimali, è una variabile per la quale è necessaria una corretta monitoraggio e un controllo efficaci. Se i livelli di pH non vengono monitorati e controllati in modo efficace, i prodotti alimentari possono diventare immangiabili, le bevande possono diventare imbevibili, il suolo può diventare inutilizzabile e le acque reflue possono avere un effetto indesiderato sull'ambiente. Una misurazione accurata e costante del pH è pertanto spesso essenziale per il successo della produzione industriale.
Misurazione del pH
Poiché la conoscenza del pH è fondamentale in una miriade di situazioni industriali, è importante comprendere le diverse opzioni di misurazione esistenti. Esistono diversi modi per misurare il pH, che differiscono in molti aspetti, soprattutto in termini di accuratezza.
Un'opzione per la misurazione del pH è quella di utilizzare una striscia di tornasole. Una striscia di tornasole è un foglietto di carta trattato con determinate polveri chimiche che, a contatto diretto con una soluzione, cambia colore in base al livello di pH di tale soluzione. Tuttavia, il metodo colorimetrico non è accurato quanto necessario per la misurazione e il controllo del pH nelle applicazioni industriali.
Quando sono necessarie misurazioni più accurate e un monitoraggio e controllo in continuo del processo, come nel caso di molte applicazioni industriali, è necessaria una soluzione più sofisticata. Per misurazioni del pH altamente accurate e capacità di monitoraggio e controllo superiori, i responsabili dei processi industriali e gli operatori utilizzano sensori di pH, comunemente denominati elettrodi per pH.
Elettrodi per pH
Gli elettrodi per pH sono progettati per consentire agli ioni idrogeno presenti nella soluzione di attraversare una barriera selettiva, comunemente realizzata in vetro speciale, generando una differenza di tensione misurabile tra l'elettrodo di misura del pH e l'elettrodo di riferimento, proporzionale al livello di pH della soluzione.
Ad esempio, a un livello di pH pari a 7 (neutro), gli elettrodi produrranno 0 volt tra di loro. A un livello di pH basso (acido), si svilupperà una tensione di una polarità, mentre a un livello di pH alto (alcalino) si svilupperà una tensione di polarità opposta.
L'elettrodo per pH è collegato a un pHmetro, che è un amplificatore ad alta impedenza che misura con precisione le tensioni dell'elettrodo e visualizza i risultati direttamente in unità di pH su un display digitale.
Controllo del pH
Sebbene la misurazione e il monitoraggio dei livelli di pH siano un aspetto essenziale di molti processi industriali, lo sforzo è inutile se i livelli non possono essere controllati. Utilizzando i dati raccolti dagli elettrodi per pH e dai pHmetri, è possibile costruire un sistema di controllo del pH efficace e automatizzato.
Un sistema di controllo del pH misura il pH del mezzo e controlla l'aggiunta automatica di un agente neutralizzante, noto come "reagente", tramite un regolatore di pH. L'aggiunta del "reagente" appropriato, nella quantità adeguata, a un mezzo troppo acido o troppo alcalino riporta i livelli di pH entro un intervallo desiderabile. Ad esempio, quando viene rilevato un livello alcalino elevato nel mezzo di processo, un reagente acido può riportare il livello di pH al valore corretto. Al contrario, se viene rilevato un livello alcalino basso, è possibile aggiungere un reagente alcalino per aumentare il livello di pH.
I sistemi di controllo del pH dipendono da molte variabili, quali il flusso, la forza dell'acido o della base, il metodo di aggiunta del reagente, nonché i requisiti e le limitazioni fisiche. Pertanto, i sistemi industriali di controllo del pH sono molto vari e soggetti a particolari caratteristiche all'interno di ciascun sistema di processo.
Riepilogo
Nella lavorazione industriale, la misurazione e il controllo del pH sono essenziali per garantire sia la qualità del prodotto sia lo svolgimento di specifiche reazioni chimiche all'interno del sistema di lavorazione. Sebbene le applicazioni delle misurazioni del pH varino notevolmente, è possibile ottenere misurazioni e controlli ottimali ed efficaci del pH solo attraverso una scelta adeguata delle apparecchiature e una corretta progettazione ed esecuzione del sistema. Gli operatori e i responsabili dei sistemi di processo industriali che si affidano a misurazioni e controlli accurati del pH spesso si rivolgono a Omega Engineering non solo per le apparecchiature all'avanguardia e di alta qualità, ma anche per la consulenza esperta disponibile 24 ore su 24 da parte degli ingegneri Omega.
