Как применять pH-метр и растворенный кислород в очистке сточных вод
1 Как работает рН-метр
pH любого раствора можно выразить через концентрацию ионов водорода. Из-за эффекта ионизации самой воды каждый литр чистой воды содержит 10-7 грамм [H плюс ] при 22 градусах C, а атомный вес и атомная валентность водорода равны 1, поэтому каждый литр чистой воды содержит 10-7 грамм-эквивалентов [H plus ] ], потому что [H plus ] в чистой воде образуется за счет диссоциации самих молекул воды, то есть:
H2O=H плюс плюс OH-
Чистая вода нейтральна, то есть концентрации двух ионов равны, [H плюс]=[OH-], произведение которых представляет собой постоянную постоянную температуру, называемую ионным продуктом K воды.
K вода=[H плюс][OH-]=10-7*10-7=10-14
Приведенная выше формула применима к любому кислотно-щелочному раствору, то есть к любому водному раствору, в котором произведение [H плюс ][OH-] равно 10-14. Например, в некотором водном растворе [H плюс] =10-3, тогда [OH-] должно быть 10-11, поэтому для любого водного раствора, если [H плюс] известно, тогда [ OH-] легко получить, обычно pH определяется отрицательным значением десятичного логарифма концентрации ионов водорода, выраженным как: pH=-lg[H plus ],
Так, рН нейтрального раствора равен 7. При избытке ионов водорода значение рН меньше 7, а раствор кислый; в противном случае раствор является щелочным при избытке гидроксид-ионов.
Значение рН зависит от количества растворенных веществ, поэтому значение рН может точно указывать на изменение качества воды. Изменение значения рН оказывает большое влияние на размножение и выживание организмов, а также серьезно влияет на биохимическую функцию активного ила, что сказывается на лечебном эффекте. Значение pH сточных вод обычно поддерживается в пределах от 6,5 до 7.
Значение рН обычно измеряют потенциометрическим методом. Электрод сравнения с постоянным потенциалом и измерительный электрод обычно используются для формирования первичной батареи. Электродвижущая сила первичной батареи зависит от концентрации ионов водорода, а также зависит от рН раствора. Тип погружной рН-метр. Измерительный электрод прибора использует специальный стеклянный электрод, чувствительный к pH, который обладает характеристиками высокой точности измерения и хорошей защитой от помех. Когда он погружается в испытуемый раствор, ионы водорода в испытуемом растворе уравновешиваются с ионами водорода в гидратационном слое на поверхности колбы электрода, и в то же время раствор внутри и снаружи стеклянная колба и слой гидратации на внутренней стенке электродной колбы создают разность потенциалов, и стеклянный электрод внутри заполнен буферным раствором с фиксированным значением pH, а выводной электрод погружен во внутренний раствор для образуют полуячейку, а полуячейку, образованную погружением каломельного электрода в насыщенный раствор хлорида калия, одновременно вводят в преобразователь для измерения. Разные значения pH соответствуют разным потенциалам, которые преобразуются в стандартный 4-20мА выходной сигнал трансмиттера.
2 Принцип работы анализатора растворенного кислорода
Содержание кислорода в воде может в полной мере показать степень самоочищения воды. Для биологических очистных сооружений, использующих активный ил, очень важно знать содержание кислорода в аэротенке. Увеличение содержания растворенного кислорода в сточных водах будет способствовать биологической активности, отличной от анаэробных микроорганизмов, что приведет к удалению летучих веществ и веществ, склонных к естественному окислению ионов, для очистки сточных вод.
Существует три основных метода определения содержания кислорода: автоматический колориметрический анализ и измерение химического анализа, измерение парамагнитным методом и измерение методом электрохимического анализа. Количество растворенного кислорода в воде обычно измеряют электрохимическим методом.
Кислород может растворяться в воде, и растворимость зависит от температуры, общего давления поверхности воды, парциального давления и солей, растворенных в воде. Чем выше атмосферное давление, тем больше способность воды растворять кислород. Отношения определяются законом Генри и законом Дальтона. Закон Генри гласит, что растворимость газа прямо пропорциональна его парциальному давлению.
Датчик измерения кислорода состоит из катода (обычно из золота и платины), токоведущего противоэлектрода (серебряного) и обесточенного электрода сравнения (серебряного). Электроды погружены в электролиты, такие как KCl и KOH, а датчик закрыт диафрагмой. Покрытие отделяет электроды и электролит от измеряемой жидкости, и только растворенный газ может проникать через покрытие, тем самым защищая датчик, предотвращая утечку электролита и предотвращая проникновение посторонних веществ, вызывающих загрязнение и отравление.
Между противоэлектродом и катодом прикладывается поляризующее напряжение. Если измерительную ячейку погрузить в воду с растворенным кислородом, кислород диффундирует через диафрагму, а молекулы кислорода, присутствующие на катоде (избыток электронов), восстанавливаются до ионов гидроксида [OH-]. Электрохимический эквивалент хлорида серебра осаждается на противоэлектроде (дефицит электронов). На каждую молекулу кислорода катод испускает 4 электрона, а противоэлектрод принимает электроны, образуя ток: 4Ag плюс 4Cl-=4AgCl плюс 4e-.
Величина тока пропорциональна парциальному давлению кислорода в измеряемых сточных водах. Сигнал отправляется на преобразователь вместе с температурным сигналом, измеренным тепловым сопротивлением на датчике. Кривая зависимости рассчитывает содержание кислорода в воде, а затем преобразует ее в стандартный выходной сигнал. Функция электрода сравнения заключается в определении катодного потенциала.
3. Характеристики рН-метра
Стекло на pH-электроде со временем будет постепенно стареть, градиент (изменение выходного потенциала электрода, вызванное изменением pH на единицу) будет ухудшаться, и для достижения стабильного потенциала потребуется много времени. Срок службы общих электродов может достигать двух лет. Кроме того, температура также оказывает большое влияние на старение. Степень старения при хранении при 100 градусах в течение нескольких недель эквивалентна степени старения при хранении при комнатной температуре в течение одного года.
pH-метр обладает такими преимуществами, как точность измерений, высокая надежность, удобство установки и обслуживания. Он также чувствителен к загрязнениям и требует частой калибровки. Как правило, он калибруется каждые один-полтора месяца, а электрод заменяется каждые два года.
4. Особенности измерителя растворенного кислорода
Измеритель растворенного кислорода отличается простотой установки, длительным периодом калибровки (3–4 месяца), нечувствительностью к другим веществам и т. д., а также может контролировать использование электролита в мембране и зонде. Как правило, электролит и мембрану следует заменять каждые один-три года. .
