Работа рН-метров и анализаторов растворенного кислорода
1. Принцип работы рН-метра
Значение pH воды зависит от количества растворенных веществ, поэтому значение pH может чутко указывать на изменения качества воды. Изменения значения pH оказывают большое влияние на размножение и выживание организмов. При этом они серьезно влияют и на биохимию активного ила, что влияет на эффект лечения. Значение pH сточных вод обычно контролируется в пределах от 6,5 до 7. Вода химически нейтральна, и некоторые молекулы воды самопроизвольно разлагаются по следующей формуле: H2O=H++OH-, то есть на водород. ионы и гидроксид-ионы. В нейтральном растворе концентрации ионов водорода H+ и гидроксид-ионов OH- равны 10-7моль/л, а значение pH является отрицательным логарифмом по основанию 10 концентрации ионов водорода: pH{{11} }log, поэтому нейтрально. Значение pH раствора равно 7. Если имеется избыток ионов водорода, значение pH меньше 7 и раствор кислый; и наоборот, если имеется избыток гидроксид-ионов, раствор является щелочным.
Значение pH обычно измеряют потенциометрическим методом. Для формирования первичной ячейки обычно используют электрод сравнения с постоянным потенциалом и измерительный электрод. Электродвижущая сила первичной ячейки зависит от концентрации ионов водорода и pH раствора. На заводе используются датчики pH и преобразователи pH. На измерительном электроде имеется специальный стеклянный зонд, чувствительный к pH. Он изготовлен из специального стекла, способного проводить электричество и пропускать ионы водорода. Он обладает характеристиками высокой точности измерения и хорошей защитой от помех. Когда стеклянный зонд вступает в контакт с ионами водорода, генерируется электрический потенциал. Потенциал измеряют с помощью серебряного проволочного электрода сравнения, подвешенного в растворе хлорида серебра. Различные значения pH создают разные потенциалы, которые преобразуются в стандартный выходной сигнал 4-20мА через преобразователь.
2. Принцип работы анализатора растворенного кислорода
Содержание кислорода в воде в полной мере может указывать на степень самоочищения воды. Для станций биологической очистки, использующих активный ил, очень важно понимать содержание кислорода в аэротенках и окислительных канавах. Повышенное содержание растворенного кислорода в сточных водах будет способствовать биологической активности, отличной от анаэробных микроорганизмов, тем самым удаляя летучие вещества и легко очищая сточные воды естественным образом окисляемыми ионами. Существует три основных метода измерения содержания кислорода: автоматический колориметрический анализ и измерение химического анализа, измерение парамагнитным методом и измерение электрохимическим методом. Количество растворенного кислорода в воде обычно измеряют электрохимическими методами.
Кислород растворим в воде, и его растворимость зависит от температуры, общего давления у поверхности воды, парциального давления и растворенных в воде солей. Чем выше атмосферное давление, тем больше способность воды растворять кислород. Связь определяется законом Генри и законом Дальтона. Закон Генри гласит, что растворимость газа пропорциональна его парциальному давлению.
Если взять в качестве примера датчик измерения кислорода, то электрод состоит из катода (обычно изготовленного из золота и платины), противоэлектрода с током (серебро) и электрода сравнения без тока (серебро). Электрод погружен в электролит, такой как KCl, KOH, датчик покрыт диафрагмой, которая отделяет электрод и электролит от измеряемой жидкости, тем самым защищая датчик, предотвращая утечку электролита и попадание посторонних предметов. вещества, которые могут вызвать загрязнение и отравление. Между противоэлектродом и катодом прикладывается поляризующее напряжение. Если измерительный элемент погрузить в воду с растворенным кислородом, кислород будет диффундировать через сепаратор, а молекулы кислорода, находящиеся на катоде (лишние электроны), восстановятся до гидроксид-ионов: O{0}}H2O{ {2}}e-® 4OH-. На противоэлектроде (дефицит электронов) осаждается электрохимический эквивалент хлорида серебра: 4Ag+4Cl-® 4AgCl+4e-. На каждую молекулу кислорода катод излучает 4 электрона, а противоэлектрод принимает электроны, образуя ток. Величина тока пропорциональна парциальному давлению кислорода измеряемой сточной воды. Этот сигнал вместе с сигналом температуры, измеряемым терморезистором датчика, отправляется на трансформатор. Передатчик использует кривую зависимости между содержанием кислорода, парциальным давлением кислорода и температурой, сохраненную в датчике, для расчета содержания кислорода в воде, а затем преобразует ее в стандартный выходной сигнал. Функция электрода сравнения заключается в определении катодного потенциала. Время отклика датчика растворенного кислорода составляет: 90 % конечного значения измерения достигается через 3 минуты, а 99 % конечного значения измерения достигается через 9 минут; требование низкой скорости потока составляет 0,5 см/с.
