Aplikácia pH metra a merača rozpusteného kyslíka pri čistení odpadových vôd
1 Pracovný princíp
1.1 Princíp činnosti pH metra
pH akéhokoľvek roztoku môže byť vyjadrené ako koncentrácia vodíkových iónov. V dôsledku ionizačného účinku samotnej vody obsahuje každý liter čistej vody 10-7 gramov [H plus ] pri 22 stupňoch C a atómová hmotnosť a atómová valencia vodíka sú 1, takže každý liter čistej vody obsahuje 10-7 gram ekvivalentov [H plus ] ], pretože [H plus ] v čistej vode vzniká v dôsledku disociácie samotných molekúl vody, to znamená:
H2O=H plus plus OH-
Čistá voda je neutrálna, to znamená, že koncentrácie týchto dvoch iónov sú rovnaké, [H plus ]=[OH-], ktorých súčinom je konštanta konštantnej teploty, nazývaná iónový súčin K voda.
K vody=[H plus ][OH-]=10-7*10-7=10-14
Vyššie uvedený vzorec je použiteľný pre akýkoľvek acidobázický roztok, to znamená akýkoľvek vodný roztok, v ktorom sa súčin [H plus ][OH-] rovná 10-14. Napríklad v niektorom vodnom roztoku [H plus ]=10-3 musí byť [OH-] 10-11, takže pre akýkoľvek druh vodného roztoku, pokiaľ je známy [H plus ], potom [ OH-] je ľahké získať, zvyčajne pH je definované zápornou hodnotou spoločného logaritmu koncentrácie vodíkových iónov, vyjadrené ako: pH=-lg[H plus ],
Takže pH neutrálneho roztoku sa rovná 7. Ak je nadbytok vodíkových iónov, hodnota pH je menšia ako 7 a roztok je kyslý; inak je roztok alkalický, ak je v ňom nadbytok hydroxidových iónov.
Hodnota pH závisí od množstva rozpustených látok, takže hodnota pH môže citlivo naznačovať zmenu kvality vody. Zmena hodnoty pH má veľký vplyv na rozmnožovanie a prežívanie organizmov a vážne ovplyvňuje aj biochemickú funkciu aktivovaného kalu, čo ovplyvňuje efekt čistenia. Hodnota pH odpadových vôd sa vo všeobecnosti reguluje medzi 6,5 a 7.
Hodnota pH sa zvyčajne meria potenciometrickou metódou. Na vytvorenie primárnej batérie sa bežne používa referenčná elektróda s konštantným potenciálom a meracia elektróda. Elektromotorická sila primárnej batérie závisí od koncentrácie vodíkových iónov a závisí aj od pH roztoku. Typ ponorného pH metra. Meracia elektróda prístroja využíva špeciálnu sklenenú elektródu citlivú na pH, ktorá sa vyznačuje vysokou presnosťou merania a dobrou odolnosťou proti rušeniu. Keď sa ponorí do testovaného roztoku, vodíkové ióny v testovanom roztoku sa vyrovnajú s vodíkovými iónmi v hydratačnej vrstve na povrchu elektródovej banky a súčasne roztok vo vnútri a mimo sklenená banka a hydratačná vrstva na vnútornej stene elektródy generujú rozdiel potenciálov a sklenená elektróda vnútro je naplnené tlmivým roztokom s pevnou hodnotou pH a vývodová elektróda je ponorená do vnútorného roztoku, aby vytvoria poločlánok a poločlánok vytvorený ponorením kalomelovej elektródy do nasýteného roztoku chloridu draselného sa súčasne zavedie do konvertora na meranie. Rôzne hodnoty pH zodpovedajú rôznym potenciálom, ktoré sa prostredníctvom vysielača prevedú na štandardný 4-20mA výstup.
1.2 Princíp činnosti analyzátora rozpusteného kyslíka
Obsah kyslíka vo vode môže plne ukázať stupeň samočistenia vody. Pre biologické čistiarne využívajúce aktivovaný kal je veľmi dôležité poznať obsah kyslíka v prevzdušňovacej nádrži. Zvýšenie rozpusteného kyslíka v odpadových vodách podporí biologické aktivity iné ako anaeróbne mikroorganizmy, čím sa odstránia prchavé látky a látky, ktoré sú náchylné na prirodzené oxidačné ióny na čistenie odpadových vôd.
Existujú tri hlavné metódy na stanovenie obsahu kyslíka: automatická kolorimetrická analýza a meranie chemickej analýzy, meranie paramagnetickou metódou a meranie elektrochemickou metódou. Množstvo rozpusteného kyslíka vo vode sa všeobecne meria elektrochemickou metódou.
Kyslík sa môže rozpúšťať vo vode a jeho rozpustnosť závisí od teploty, celkového tlaku na hladine vody, parciálneho tlaku a solí rozpustených vo vode. Čím vyšší je atmosférický tlak, tým väčšia je schopnosť vody rozpúšťať kyslík. Vzťah je určený Henryho zákonom a Daltonovým zákonom. Henryho zákon hovorí, že rozpustnosť plynu je priamo úmerná jeho parciálnemu tlaku.
Senzor na meranie kyslíka pozostáva z katódy (zvyčajne vyrobenej zo zlata a platiny), protielektródy s prúdom (strieborná) a bezprúdovej referenčnej elektródy (strieborná). Elektródy sú ponorené do elektrolytov, ako je KCl a KOH, a senzor je pokrytý membránou. Povlak oddeľuje elektródy a elektrolyt od meranej kvapaliny a povlakom môže preniknúť iba rozpustený plyn, čím chráni senzor, bráni úniku elektrolytu a bráni vniknutiu cudzích látok, ktoré spôsobujú znečistenie a otravu.
Medzi protielektródou a katódou sa aplikuje polarizačné napätie. Ak je merací článok ponorený do vody s rozpusteným kyslíkom, kyslík difunduje cez membránu a molekuly kyslíka prítomné na katóde (prebytok elektrónov) sa redukujú na hydroxidové ióny [OH-]. Elektrochemický ekvivalent chloridu strieborného sa vyzráža na protielektróde (nedostatok elektrónov). Pre každú molekulu kyslíka katóda emituje 4 elektróny a protielektróda prijíma elektróny za vzniku prúdu: 4Ag plus 4Cl-=4AgCl plus 4e-.
Veľkosť prúdu je úmerná parciálnemu tlaku kyslíka v meranej odpadovej vode. Signál sa posiela do vysielača spolu s teplotným signálom meraným tepelným odporom na snímači. Krivka vzťahu vypočítava obsah kyslíka vo vode a potom ho prevádza na štandardný výstup signálu. Funkciou referenčnej elektródy je určiť katódový potenciál.
2.1 Charakteristika pH metra
Sklo na pH elektróde časom postupne starne, gradient (zmena výstupného potenciálu elektródy spôsobená jednotkovou zmenou pH) sa bude zhoršovať a dosiahnutie stabilného potenciálu bude trvať dlho. Životnosť všeobecných elektród môže dosiahnuť dva roky. Okrem toho má na starnutie veľký vplyv aj teplota. Stupeň starnutia skladovania pri 100 stupňoch počas niekoľkých týždňov je ekvivalentný stupňu starnutia skladovania pri izbovej teplote počas jedného roka.
pH meter má výhody presného merania, vysokej spoľahlivosti a pohodlnej inštalácie a údržby. Je tiež citlivý na znečistenie a vyžaduje častú kalibráciu. Vo všeobecnosti sa kalibruje každý jeden až jeden a pol mesiaca a elektróda sa vymieňa každé dva roky.
2.2 Vlastnosti merača rozpusteného kyslíka
Merač rozpusteného kyslíka sa vyznačuje jednoduchou inštaláciou, dlhou dobou kalibrácie (3 ~ 4 mesiace), necitlivosťou na iné látky atď., A môže monitorovať použitie elektrolytu v membráne a sonde. Vo všeobecnosti by sa elektrolyt a membrána mali vymieňať raz za jeden až tri roky. .
