pH (수소이온농도지수): 용액의 산성 및 알칼리성의 세기를 나타내는 값
pH란?
수중의 수소이온농도를 간단한 수치로 나타내기 위해 그 농도역수를 상용대수로서 표시한 것을 말한다.하수는 대개의 경우 7.0∼7.2의 중성 또는 약알카리성이 일반적이나 공장폐수의 유입이 있으면 값이 크게 변동할 때가 있다.
수소이온농도지수 또는 수소농도지수는 수소 이온의 해리 농도를 로그의 역수를 취해 나타낸 값으로, 단위는 pH를 사용한다. 화학에서 물질의 산과 염기의 강도를 나타내는 척도로서 사용된다. 수용액상에서의 수소 이온 활동도는 물의 해리상수와 다른 이온과의 상호작용으로 나타낸다.
수소이온농도지수(pH)란, 수용액 안에 존재하는 수소이온(H+)의 농도를 나타내는 수치이며, 수용액의 산성/알칼리성의 힘을 나타내는 척도로서 이용되고 있다.
pH : 피에이치(또는 페하)라고 읽으며, 수소 이온 농도의 값이 너무 작아서 음(-)의 로그로서 표시할 수밖에 없으므로 음의 로그를 나타내는 기호 p에 수소를 뜻하는 H를 붙여서 쓰게 되었다.
pH는 1ℓ당 약 1~10－14g당량의 수소 이온 농도값을 0~14의 숫자로 전환하여 나타낸다. 중성인 순수한 물에서 수소 이온의 농도는 1ℓ당 10－7그램당량이고 이것은 pH 7에 해당한다. pH 7 이하의 용액은 산성, pH 7 이상인 용액은 염기성 또는 알칼리성이라고 한다.
용액 1 L 속에 존재하는 수소 이온량의 역수에 상용 로그를 취한 값으로 나타내는데, 1~14의 값으로 표시. 중성은 7이고, 숫자가 작을수록 산성이, 숫자가 클수록 알칼리성이 강한 것을 의미한다.
아래 논문에서 발췌한 내용을 참고한다. 어렵다. ㅠ.ㅠ
pH는 식물 성장에 있어 가장 중요한 요소 중 하나로 식물의 영양염 흡수와 직결된다. 수경재배에서 생산되는 식물의 경우, 대다수 다량 영양소(macronutrients, N, p, K, Ca, S, Mg)는 pH 6.5 ~ 7.0 범위에서 잘 흡수되는 반면 미량 영양소(micronutrients, Fe, B, Cu, Zn, Mn, Mo)는 pH 6.5 이하에서 흡수가 잘 되므로 적절 pH 범위를 6.5 이내로 설정하고 있다. 또한 어류의 경우 pH 4.0 이하에서는 생존하지 못하며 pH 4.0 ~ 5.0 범위에서는 성장이 일어나지 않아 생산성이 없고, pH 9.0 ~ 11.0은 성장이 늦고, pH 11이상에서는 폐사개체가 출현한다(Thorarinsdottir RI, Science and Engineering for a Sustainable Future, 33-39. 2015. 2015).
또한 pH는 질산화 과정과 연관성이 높으며, 암모니아에서 아질산 및 질산염으로 전환되는 질산화 과정에서 수소이온(H+)이 생성되면서 pH 를 낮추어 물을 산성화시킨다. 이러한 질산화 과정에 참여하는 미생물 중 암모니아를 아질산으로 전환하는 세균은 니트로소모나스 속(Nitrosomonas sp.), 니트로소코커스 속 Nitrosococcus sp.) 와 니트로소스피가 속(Nitrosospira sp.)가 있고, 아질산을 질산염으로 산화하는 세균은 니트로박터 속(Nitrobacter sp.), 니트로스피나 속(Nitrospina sp.), 니트로코커스 속(Nitrococcus sp.)와 니트로스피라 속(Nitrospira sp.) 들이 대표적이다.
아쿠아포닉스 시스템은 독립영양세균의 질산화 과정으로 이를 유지하기 위해 인위적인 pH 조절제를(KOH, CaOH, H2CO3) 사용하고 있으며, 현재까지 정립된 아쿠아포닉스 시스템은 수산생물에 대하여는 pH 6.5~8.0이 가장 좋으며, 식물에 대하여는 6.0~7.0 범위가 안정적인 것으로 알려져 있다.
센서 제품 설명
Atlas Scientific Micro-pH Probe 키트에는 임베디드 미세유체 pH 모니터링 시스템을 만드는 데 필요한 모든 것이 포함되어 있습니다. 이 키트를 사용하면 마이크로 pH 프로브에서 교정된 고정밀 판독값을 쉽게 얻을 수 있습니다.
Atlas Scientific Micro-pH Probe는 미세유체 및 기타 소규모 응용 분야용으로 설계되었습니다. 프로브가 너무 작기 때문에 하프 셀 pH 프로브로 제작해야 했습니다. ½ 셀 프로브는 일반 pH 프로브처럼 작동하지만 작동 전극과 기준 전극의 두 부분으로 구성됩니다. 제공된 커넥터 보드는 일반 pH 프로브처럼 두 개의 절반을 하나로 합칩니다.
참고 문서
아쿠아포닉스 시스템을 이용한 저 pH 조건에서 수산생물 양식 및 식물 재배 방법
EZO™ pH Circuit 문서와 아두이노, 라즈베리파이 코드 다운로드
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