Ultra-precyzyjne, samo-kalibrujące się czujniki pH dla przemysłu

Technologia czujników do monitorowania pH w szybach naftowych, opracowana przez Richarda Comptona z Uniwersytetu Oxford, znajdzie za sprawą Phathom Nanosensors zastosowanie w przemyśle farmaceutycznym, spożywczym i chemicznym.

Technika ta zastępuje tradycyjne czujniki pH ze szklanymi elektrodami, elektrodami ze zmodyfikowanych nanorurek węglowych na grafitowej powierzchni.

„Nasza technologia ma kilka zasadniczych zalet, które dają jej przewagę nad powszechnie wykorzystywanymi wciąż elektrodami szklanymi.” – powiedział Compton. Twierdzi on, że jego czujnik jest precyzyjniejszy i pozwala ściślej kontrolować procesy produkcyjne w których zasadniczą rolę odgrywa pH. Dodatkowo, czujniki takie same się kalibrują.

Czujnik wykorzystuje trzy elektrody: pracującą, odniesienia, oraz pomocniczą. Elektroda pracująca zbudowana jest ze zmodyfikowanych nanorurek węglowych umieszczonych na grafitowej powierzchni. „Zaletą nanorurek jest to, że dają one ogromną powierzchnię.” – powiedział Jamie Ferguson ze związanej z Oxford University Isis Innovation.

Elektroda odniesienia, związek nazywany antrachinonem, reaguje na zmiany poziomu pH. Elektroda pomocnicza zbudowana jest z poliwinyloferrocenu, materiału, który nie reaguje na zmiany pH.

Gdy czujnik zostaje umieszczony w ciekłym roztworze, indukuje się napięcie pomiędzy materiałem czułym i nieczułym na zmiany pH. „System monitoruje różnicę pomiędzy odpowiedziami prądowymi każdego z tych materiałów, dokonuje szybkich obliczeń i uzyskuje z nich odczyt pH.” – powiedział Ferguson. „urządzenie samo się kalibruje dzięki temu, że mierzy różnice pomiędzy materiałem, który reaguje na zmiany pH i tym, który na takie zmiany nie reaguje.”

„Proces produkcji w przemyśle farmaceutycznym zajmuje czasem całe tygodnie.” – stwierdził Ferguson. „A przez klika tygodni, konwencjonalna technologia może się rozkalibrować. Istnieje również ryzyko rozbicia szklanej elektrody, której odłamki znajdować się mogą w badanym pożywieniu.”

„Dzięki tej technologii, nie trzeba martwić się o kalibrację, ani o to, że czujnik się uszkodzi. W takim sektorze jak spożywczy, to ogromna zaleta.” – dodał.

Lee Leonard z Phathom przyznał, że firma jest podekscytowana faktem wprowadzenia nowej technologii na wart miliard dolarów rynek, który zdominowany jest przez siedemdziesięcioletnią technologię.

„Wprowadzenie tych czujników można porównać do zastąpienia lamp elektronowych tranzystorami.” – powiedział Leonard. „Dzięki nim pojawia się możliwość nie tylko udoskonalenia istniejących procesów, ale i wykorzystania tej technologii w nowych, niedostępnych dotąd obszarach.” – dodał.

(lk)