Funcționarea pH-metrelor și analizoarelor de oxigen dizolvat
1. Principiul de funcționare al pH-metrului
Valoarea pH-ului apei depinde de cantitatea de substanțe dizolvate, astfel încât valoarea pH-ului poate indica în mod sensibil modificări ale calității apei. Modificările valorii pH-ului au un impact mare asupra reproducerii și supraviețuirii organismelor. În același timp, ele afectează serios și biochimia nămolului activat, ceea ce afectează efectul tratamentului. Valoarea pH-ului apelor uzate este în general controlată între 6,5 și 7. Apa este neutră din punct de vedere chimic, iar anumite molecule de apă se descompun spontan după următoarea formulă: H2O=H++OH-, adică în hidrogen ioni și ioni de hidroxid. Într-o soluție neutră, concentrațiile ionilor de hidrogen H+ și ale ionilor de hidroxid OH- sunt ambele 10-7mol/l, iar valoarea pH-ului este negativul logaritmului de bază 10 al concentrației ionilor de hidrogen: pH{{11} }log, deci neutru Valoarea pH-ului soluției este egală cu 7. Dacă există ioni de hidrogen în exces, valoarea pH-ului este mai mică de 7 și soluția este acidă; invers, dacă există ioni de hidroxid în exces, soluția este alcalină.
Valoarea pH-ului este de obicei măsurată prin metoda potențiometrică. Un electrod de referință cu un potențial constant și un electrod de măsurare sunt de obicei folosite pentru a forma o celulă primară. Forța electromotoare a celulei primare depinde de concentrația ionilor de hidrogen și de pH-ul soluției. Instalația folosește senzori de pH și transmițători de pH. Există o sondă specială din sticlă care este sensibilă la pH pe electrodul de măsurare. Este fabricat din sticlă specială care poate conduce electricitatea și pătrunde ionii de hidrogen. Are caracteristicile unei precizii ridicate de măsurare și a unei bune performanțe anti-interferențe. Când sonda de sticlă intră în contact cu ionii de hidrogen, se generează un potențial electric. Potențialul este măsurat folosind un electrod de referință de sârmă de argint suspendat într-o soluție de clorură de argint. Diferite valori ale pH-ului produc potențiale diferite, care sunt convertite în ieșire standard de 4-20mA printr-un transmițător.
2. Principiul de funcționare al analizorului de oxigen dizolvat
Conținutul de oxigen din apă poate indica pe deplin gradul de autopurificare a apei. Pentru stațiile de epurare biologică care utilizează nămol activ, este foarte important să se înțeleagă conținutul de oxigen al rezervoarelor de aerare și al șanțurilor de oxidare. Oxigenul dizolvat crescut în ape uzate va promova activități biologice, altele decât microorganismele anaerobe, eliminând astfel substanțele volatile și cu ușurință ionii oxidați în mod natural purifică apele reziduale. Există trei metode principale de măsurare a 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 metode electrochimice.
Oxigenul este solubil în apă, iar solubilitatea sa depinde de temperatură, presiunea totală la suprafața 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 susține că solubilitatea unui gaz este proporțională cu presiunea sa parțială.
Luând ca exemplu senzorul de măsurare a oxigenului, electrodul constă dintr-un catod (de obicei realizat din aur și platină), un contraelectrod cu curent (argint) și un electrod de referință fără curent (argint). Electrodul este scufundat într-un electrolit precum KCl, KOH , senzorul este acoperit de o diafragmă, care separă electrodul și electrolitul de lichidul măsurat, protejând astfel senzorul, împiedicând scăparea electrolitului și prevenind pătrunderea de corpuri străine. substanțe care pot provoca contaminare și otrăvire. Între contraelectrodul și catod se aplică o tensiune de polarizare. Dacă elementul de măsurare este scufundat în apă cu oxigen dizolvat, oxigenul va difuza prin separator, iar moleculele de oxigen prezente pe catod (excesul de electroni) vor fi reduse la ioni de hidroxid: O{{0}}H2O{ {2}}e-® 4OH-. Un echivalent electrochimic de clorură de argint este precipitat pe contraelectrodul (deficiență de electroni): 4Ag+4Cl-® 4AgCl+4e-. Pentru fiecare moleculă de oxigen, catodul emite 4 electroni, iar contraelectrodul acceptă electronii pentru a forma un curent. Mărimea curentului este proporțională cu presiunea parțială a oxigenului a apei uzate măsurate. Acest semnal, împreună cu semnalul de temperatură măsurat de termorezistorul de pe senzor, este trimis la transformator. Transmițătorul folosește curba relației dintre conținutul de oxigen, presiunea parțială a oxigenului și temperatura stocată în senzor pentru a calcula conținutul de oxigen din apă și apoi îl convertește într-o ieșire de semnal standard. Funcția electrodului de referință este de a determina potențialul catodului. Timpul de răspuns al senzorului de oxigen dizolvat este: 90% din valoarea finală de măsurare este atinsă după 3 minute, iar 99% din valoarea finală de măsurare este atinsă după 9 minute; necesarul de debit scăzut este de 0,5 cm/s.
