Ako fungujú pH metre a analyzátory rozpusteného kyslíka
Po prvé, princíp činnosti analyzátora kvality vody
1. Princíp činnosti pH metra
Hodnota pH vody 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, teda efekt úpravy. Hodnota pH odpadových vôd sa vo všeobecnosti riadi medzi 6,5 a 7. Voda je chemicky neutrálna a niektoré molekuly vody sa spontánne rozkladajú podľa nasledujúceho vzorca: H2O=H plus plus OH-, to znamená, že sa rozkladajú na vodíkové ióny a hydroxidové ióny. V neutrálnom roztoku sú koncentrácie vodíkových iónov H plus a hydroxidových iónov OH- 10-7 mol/l a hodnota pH je záporné číslo logaritmu koncentrácie vodíkových iónov so zásadou 10: pH{ {9}}log, takže neutrálne pH 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 sa zvyčajne meria potenciometrickou metódou. Zvyčajne sa na vytvorenie galvanického článku používa referenčná elektróda s konštantným potenciálom a meracia elektróda. Elektromotorická sila galvanického článku závisí od koncentrácie vodíkových iónov a závisí aj od pH roztoku. Závod používa pH senzory a pH vysielače. Na meracej elektróde je špeciálna sklenená sonda citlivá na pH, ktorá je vyrobená zo špeciálneho skla, ktoré môže viesť elektrinu a prepúšťať vodíkové ióny a vyznačuje sa vysokou presnosťou merania a dobrou odolnosťou proti rušeniu. Keď sa sklenená sonda dostane do kontaktu s vodíkovými iónmi, vytvorí sa elektrický potenciál. Potenciál sa meria oproti referenčnej elektróde so strieborným drôtom zaveseným v roztoku chloridu strieborného. Ak je hodnota pH iná, zodpovedajúci potenciál je tiež odlišný, ktorý sa prevádza na štandardný výstup 4-20mA cez vysielač.
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 aeračných nádržiach a oxidačnej priekope. Zvýšenie rozpusteného kyslíka v odpadovej vode podporí biologické aktivity iné ako anaeróbne mikroorganizmy, takže môže odstrániť prchavé látky a uľahčiť Prirodzene oxidované ióny čistia odpadovú vodu. 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 úmerná jeho parciálnemu tlaku.
Ak vezmeme ako príklad senzor na meranie kyslíka, elektróda pozostáva z katódy (zvyčajne zo zlata a platiny), protielektródy (strieborná) s prúdom a referenčnej elektródy (strieborná) bez prúdu. Elektróda je ponorená do elektrolytu, ako je KCl, KOH Medzi nimi je snímač pokrytý membránou, ktorá oddeľuje elektródy a elektrolyt od meranej kvapaliny, čím chráni snímač, zabraňuje úniku elektrolytu a zabraňuje vniknutie cudzích látok, ktoré spôsobujú kontamináciu 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: O2 plus 2H2O plus 4e-® 4OH-. Na protielektróde sa vyzráža elektrochemický ekvivalent chloridu strieborného (elektrónový deficit): 4Ag plus 4Cl-® 4AgCl plus 4e-. Pre každú molekulu kyslíka katóda emituje 4 elektróny a protielektróda prijíma elektróny na vytvorenie prúdu. Veľkosť prúdu je úmerná parciálnemu tlaku kyslíka v meranej odpadovej vode. Signál sa posiela do transformátora spolu s teplotným signálom meraným tepelným odporom na snímači. Vysielač vypočíta obsah kyslíka vo vode pomocou krivky vzťahu medzi obsahom kyslíka uloženým v senzore a parciálnym tlakom a teplotou kyslíka a potom ho prevedie na štandardný výstup signálu. Funkciou referenčnej elektródy je určiť katódový potenciál. Čas odozvy senzora rozpusteného kyslíka je: 90 percent konečnej nameranej hodnoty po 3 minútach a 99 percent konečnej nameranej hodnoty po 9 minútach; požiadavka na nízky prietok je 0,5 cm/s.
