Cum se aplică pH-metru și contor de oxigen dizolvat în tratarea apelor reziduale
1 Cum funcționează un pH-metru
pH-ul oricărei soluții poate fi exprimat în termeni de concentrație de ioni de hidrogen. Datorită efectului de ionizare al apei în sine, fiecare litru de apă pură conține 10-7 grame de [H plus ] la 22 grade C, iar greutatea atomică și valența atomică a hidrogenului sunt ambele 1, deci fiecare litru de apă pură conține 10-7 echivalenți gram ai [H plus ] ], deoarece [H plus ] în apă pură este produsă datorită disocierii moleculelor de apă înseși, adică:
H2O=H plus plus OH-
Apa pură este neutră, adică concentrațiile celor doi ioni sunt egale, [H plus ]=[OH-], al cărei produs este o constantă de temperatură constantă, numită produs ionic K apă.
K apă=[H plus ][OH-]=10-7*10-7=10-14
Formula de mai sus este aplicabilă oricărei soluții acido-bazice, adică oricărei soluții apoase, în care produsul [H plus ][OH-] este egal cu 10-14. De exemplu, într-o soluție apoasă [H plus ]=10-3, atunci [OH-] trebuie să fie 10-11, deci pentru orice fel de soluție apoasă, atâta timp cât [H plus ] este cunoscut, atunci [ OH-] este ușor de obținut, de obicei pH-ul este definit de valoarea negativă a logaritmului comun al concentrației ionilor de hidrogen, exprimată ca: pH=-lg[H plus ],
Deci pH-ul unei soluții neutre este egal cu 7. Dacă există un exces de ioni de hidrogen, valoarea pH-ului este mai mică de 7, iar soluția este acidă; în caz contrar, soluția este alcalină dacă există un exces de ioni de hidroxid.
Valoarea pH-ului depinde de cantitatea de substanțe dizolvate, astfel încât valoarea pH-ului poate indica în mod sensibil modificarea calității apei. Modificarea valorii pH-ului are un impact mare asupra reproducerii și supraviețuirii organismelor și, de asemenea, afectează grav funcția biochimică a nămolului activat, care afectează efectul de tratament. Valoarea pH-ului apelor uzate este în general controlată între 6,5 și 7.
Valoarea pH-ului este de obicei măsurată prin metoda potențiometrică. Un electrod de referință cu potențial constant și un electrod de măsurare sunt utilizate în mod obișnuit pentru a forma o baterie primară. Forța electromotoare a bateriei primare depinde de concentrația ionilor de hidrogen și depinde și de pH-ul soluției. Tip pH-metru sinker. Electrodul de măsurare al instrumentului adoptă un electrod special din sticlă sensibil la pH, care are caracteristicile unei precizii ridicate de măsurare și un bun anti-interferență. Când este scufundat în soluția de testat, ionii de hidrogen din soluția de testat sunt echilibrați cu ionii de hidrogen din stratul de hidratare de pe suprafața bulbului electrodului și, în același timp, soluția din interiorul și din exteriorul acestuia. becul de sticlă și stratul de hidratare de pe peretele interior al becului electrodului generează o diferență de potențial, iar electrodul de sticlă. Interiorul este umplut cu o soluție tampon cu o valoare fixă a pH-ului, iar electrodul de ieșire este scufundat în soluția internă pentru a formează o semicelulă, iar semicelula formată prin scufundarea electrodului de calomel într-o soluție saturată de clorură de potasiu este introdusă simultan în convertor pentru măsurare. Diferite valori ale pH-ului corespund diferitelor potențiale, care sunt convertite în ieșire standard de 4-20mA prin transmițător.
2 Principiul de funcționare al analizorului de oxigen dizolvat
Conținutul de oxigen din apă poate arăta pe deplin gradul de auto-purificare al apei. Pentru stațiile de epurare biologică care utilizează nămol activ, este foarte important să se cunoască conținutul de oxigen al rezervorului de aerare. Creșterea oxigenului dizolvat în ape uzate va promova activități biologice altele decât microorganismele anaerobe, eliminând astfel substanțele volatile și substanțele predispuse la ionii naturali de oxidare pentru purificarea apelor uzate.
Există trei metode principale pentru determinarea conținutului de oxigen: analiza colorimetrică automată și măsurarea analizei chimice, măsurarea metodei paramagnetice și măsurarea metodei electrochimice. Cantitatea de oxigen dizolvat în apă este măsurată în general prin metoda electrochimică.
Oxigenul se poate dizolva în apă, iar solubilitatea depinde de temperatură, presiunea totală a suprafeței apei, presiunea parțială și sărurile dizolvate în apă. Cu cât presiunea atmosferică este mai mare, cu atât este mai mare capacitatea apei de a dizolva oxigenul. Relația este determinată de legea lui Henry și legea lui Dalton. Legea lui Henry spune că solubilitatea unui gaz este direct proporțională cu presiunea sa parțială.
Senzorul de măsurare a oxigenului constă dintr-un catod (de obicei fabricat din aur și platină), un contraelectrod purtător de curent (argint) și un electrod de referință fără curent (argint). Electrozii sunt scufundați în electroliți precum KCl și KOH, iar senzorul este acoperit de o diafragmă. Învelișul separă electrozii și electrolitul de lichidul de măsurat și numai gazul dizolvat poate pătrunde în acoperire, protejând astfel senzorul, împiedicând scăparea electrolitului și împiedicând pătrunderea unor substanțe străine pentru a provoca poluare și otrăvire.
Între contraelectrodul și catod se aplică o tensiune de polarizare. Dacă celula de măsurare este scufundată în apă cu oxigen dizolvat, oxigenul difuzează prin diafragmă și moleculele de oxigen prezente pe catod (excesul de electroni) sunt reduse la ioni de hidroxid [OH-]. Echivalentul electrochimic al clorurii de argint este precipitat pe contraelectrodul (deficit de electroni). Pentru fiecare moleculă de oxigen, catodul emite 4 electroni, iar contraelectrodul acceptă electroni pentru a forma un curent: 4Ag plus 4Cl-=4AgCl plus 4e-.
Mărimea curentului este proporțională cu presiunea parțială a oxigenului din canalizarea măsurată. Semnalul este trimis la transmițător împreună cu semnalul de temperatură măsurat de rezistența termică de pe senzor. Curba de relație calculează conținutul de oxigen din apă și apoi îl convertește într-o ieșire de semnal standard. Funcția electrodului de referință este de a determina potențialul catodic.
3. Caracteristicile pH-metrului
Sticla de pe electrodul de pH se va îmbătrâni treptat în timp, gradientul (modificarea potențialului de ieșire a electrodului cauzată de o modificare a pH-ului unitar) se va deteriora și va dura mult timp pentru a ajunge la un potențial stabil. Durata de viață a electrozilor generali poate ajunge la doi ani. În plus, temperatura are o mare influență și asupra îmbătrânirii. Gradul de învechire de păstrare la 100 de grade timp de câteva săptămâni este echivalent cu gradul de îmbătrânire de păstrare la temperatura camerei timp de un an.
pH-metrul are avantajele măsurării precise, fiabilității ridicate și instalării și întreținerii convenabile. De asemenea, este sensibil la poluare și necesită calibrare frecventă. În general, este calibrat o dată la o lună și jumătate, iar electrodul este înlocuit la fiecare doi ani.
4. Caracteristici ale contorului de oxigen dizolvat
Contorul de oxigen dizolvat are caracteristicile de instalare ușoară, perioadă lungă de calibrare (3~4 luni), insensibilitate la alte substanțe etc. și poate monitoriza utilizarea electrolitului în membrană și sondă. În general, electrolitul și membrana trebuie înlocuite la fiecare unu până la trei ani. .
