Obsluha pH metrov a analyzátorov rozpusteného kyslíka
1. Princíp činnosti pH metra
Hodnota pH vody závisí od množstva rozpustených látok, takže hodnota pH môže citlivo naznačovať zmeny v kvalite vody. Zmeny hodnoty pH majú veľký vplyv na reprodukciu a prežitie organizmov. Zároveň vážne ovplyvňujú aj biochémiu aktivovaného kalu, čo ovplyvňuje efekt čistenia. Hodnota pH odpadových vôd sa vo všeobecnosti riadi medzi 6,5 a 7. Voda je chemicky neutrálna a určité molekuly vody sa spontánne rozkladajú podľa nasledujúceho vzorca: H2O=H++OH-, čiže na vodík ióny a hydroxidové ióny. V neutrálnom roztoku sú koncentrácie vodíkových iónov H+ a hydroxidových iónov OH- 10-7 mol/l a hodnota pH je záporná od základného 10 logaritmu koncentrácie vodíkových iónov: pH{{11} }log, teda neutrálne Hodnota pH roztoku sa rovná 7. Ak je nadbytok vodíkových iónov, hodnota pH je nižšia ako 7 a roztok je kyslý; naopak, ak je nadbytok hydroxidových iónov, roztok je alkalický.
Hodnota pH sa zvyčajne meria potenciometrickou metódou. Na vytvorenie primárneho článku sa zvyčajne používa referenčná elektróda s konštantným potenciálom a meracia elektróda. Elektromotorická sila primárneho článku závisí od koncentrácie vodíkových iónov a pH roztoku. Závod používa pH senzory a pH vysielače. Na meracej elektróde je špeciálna sklenená sonda citlivá na pH. Je vyrobený zo špeciálneho skla, ktoré dokáže viesť elektrinu a prepúšťať vodíkové ióny. Má vlastnosti vysokej presnosti merania a dobrého výkonu proti rušeniu. Keď sa sklenená sonda dostane do kontaktu s vodíkovými iónmi, vytvorí sa elektrický potenciál. Potenciál sa meria pomocou referenčnej elektródy zo strieborného drôtu suspendovanej v roztoku chloridu strieborného. Rôzne hodnoty pH vytvárajú rôzne potenciály, ktoré sa prostredníctvom vysielača premieňajú na štandardný 4-20mA výstup.
2. Princíp činnosti analyzátora rozpusteného kyslíka
Obsah kyslíka vo vode môže plne indikovať stupeň samočistenia vody. Pre biologické čistiarne, ktoré používajú aktivovaný kal, je veľmi dôležité pochopiť obsah kyslíka v prevzdušňovacích nádržiach a oxidačných priekopách. Zvýšené množstvo rozpusteného kyslíka v odpadovej vode podporí biologické aktivity iné ako anaeróbne mikroorganizmy, čím sa odstránia prchavé látky a odpadovú vodu ľahko čistia prirodzene oxidované ióny. Existujú tri hlavné metódy merania obsahu kyslíka: automatická kolorimetrická analýza a meranie chemickej analýzy, meranie paramagnetickou metódou a meranie elektrochemickou metódou. Množstvo rozpusteného kyslíka vo vode sa vo všeobecnosti meria pomocou elektrochemických metód.
Kyslík je rozpustný vo vode a jeho rozpustnosť závisí od teploty, celkového tlaku na hladine vody, parciálneho tlaku a rozpustených solí 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 s prúdom (striebro) a referenčnej elektródy bez prúdu (striebro). Elektróda je ponorená do elektrolytu ako KCl, KOH , snímač je krytý membránou, ktorá oddeľuje elektródu a elektrolyt od meranej kvapaliny, čím chráni snímač, bráni úniku elektrolytu a zabraňuje vniknutiu cudzích látok. látky, ktoré môžu spôsobiť kontamináciu a otravu. Medzi protielektródou a katódou sa aplikuje polarizačné napätie. Ak je merací prvok ponorený do vody s rozpusteným kyslíkom, kyslík bude difundovať cez separátor a molekuly kyslíka prítomné na katóde (nadbytočné elektróny) sa zredukujú na hydroxidové ióny: O{{0}}}H2O{ {2}}e-® 4OH-. Na protielektróde sa vyzráža elektrochemický ekvivalent chloridu strieborného (elektrónový nedostatok): 4Ag+4Cl-® 4AgCl+4e-. Pre každú molekulu kyslíka katóda vyžaruje 4 elektróny a protielektróda prijíma elektróny za vzniku prúdu. Veľkosť prúdu je úmerná parciálnemu tlaku kyslíka meranej odpadovej vody. Tento signál sa spolu s teplotným signálom nameraným tepelným odporom na snímači posiela do transformátora. Vysielač používa krivku vzťahu medzi obsahom kyslíka, parciálnym tlakom kyslíka a teplotou uloženou v senzore na výpočet obsahu kyslíka vo vode a potom ho prevádza na štandardný výstup signálu. Funkciou referenčnej elektródy je určiť katódový potenciál. Čas odozvy senzora rozpusteného kyslíka je: 90 % konečnej nameranej hodnoty sa dosiahne po 3 minútach a 99 % konečnej nameranej hodnoty sa dosiahne po 9 minútach; požiadavka na nízky prietok je 0,5 cm/s.
