Hoe pH-meters en opgeloste zuurstofanalysers werken
Ten eerste het werkingsprincipe van de waterkwaliteitsanalysator
1. Werkingsprincipe van pH-meter
De pH-waarde van water is afhankelijk van de hoeveelheid opgeloste stoffen, dus de pH-waarde kan gevoelig de verandering van de waterkwaliteit aangeven. De verandering van de pH-waarde heeft een grote invloed op de voortplanting en overleving van organismen en heeft ook ernstige gevolgen voor de biochemische functie van actief slib, dat wil zeggen het effect van de behandeling. De pH-waarde van afvalwater wordt over het algemeen geregeld tussen 6,5 en 7. Water is chemisch neutraal en sommige watermoleculen ontleden spontaan volgens de volgende formule: H2O=H plus plus OH-, dat wil zeggen, ontleden in waterstofionen en hydroxide ionen. In een neutrale oplossing zijn de concentraties van waterstofionen H plus en hydroxide-ionen OH- beide 10-7 mol/l, en is de pH-waarde het negatieve getal van de logaritme van de waterstofionenconcentratie met grondtal 10: pH{ {9}}log, dus neutraal De pH van de oplossing is gelijk aan 7. Als er een overmaat aan waterstofionen is, is de pH-waarde lager dan 7 en is de oplossing zuur; anders is de oplossing alkalisch als er een overmaat aan hydroxide-ionen is.
De pH-waarde wordt meestal gemeten met de potentiometrische methode. Gewoonlijk worden een referentie-elektrode met constant potentiaal en een meetelektrode gebruikt om een galvanische cel te vormen. De elektromotorische kracht van de galvanische cel hangt af van de concentratie van waterstofionen en hangt ook af van de pH van de oplossing. De plant maakt gebruik van pH-sensoren en pH-transmitters. Er is een speciale glazen sonde die gevoelig is voor pH op de meetelektrode, die is gemaakt van speciaal glas dat elektriciteit kan geleiden en waterstofionen kan doordringen, en heeft de kenmerken van een hoge meetnauwkeurigheid en goede anti-interferentie. Wanneer de glazen sonde in contact komt met waterstofionen, wordt een elektrische potentiaal gegenereerd. De potentiaal wordt gemeten tegen een referentie-elektrode met een zilverdraad gesuspendeerd in een zilverchloride-oplossing. Als de pH-waarde anders is, is de bijbehorende potentiaal ook anders, wat via de zender wordt omgezet in een standaard 4-20mA-output.
2. Werkingsprincipe van de analysator voor opgeloste zuurstof
Het zuurstofgehalte in water kan de mate van zelfzuivering van water volledig aantonen. Voor biologische zuiveringsinstallaties die actief slib gebruiken, is het van groot belang om het zuurstofgehalte van beluchtingstanks en oxidatiesloot te kennen. De toename van opgeloste zuurstof in rioolwater zal andere biologische activiteiten dan anaërobe micro-organismen bevorderen, zodat het vluchtige stoffen kan verwijderen en de natuurlijk geoxideerde ionen het rioolwater kunnen zuiveren. Er zijn drie hoofdmethoden voor het bepalen van het zuurstofgehalte: automatische colorimetrische analyse en chemische analysemeting, paramagnetische methodemeting en elektrochemische methodemeting. De hoeveelheid opgeloste zuurstof in water wordt over het algemeen gemeten met een elektrochemische methode.
Zuurstof kan in water oplossen en de oplosbaarheid is afhankelijk van de temperatuur, de totale druk van het wateroppervlak, de partiële druk en de in het water opgeloste zouten. Hoe hoger de atmosferische druk, hoe groter het vermogen van water om zuurstof op te lossen. De relatie wordt bepaald door de wet van Henry en de wet van Dalton. De wet van Henry stelt dat de oplosbaarheid van een gas evenredig is met zijn partiële druk.
Als we de zuurstofmeetsensor als voorbeeld nemen, bestaat de elektrode uit een kathode (meestal gemaakt van goud en platina), een tegenelektrode (zilver) met stroom en een referentie-elektrode (zilver) zonder stroom. De elektrode is ondergedompeld in een elektrolyt zoals KCl, KOH. Onder hen is de sensor bedekt met een diafragma, dat de elektroden en elektrolyt scheidt van de te meten vloeistof, waardoor de sensor wordt beschermd, wordt voorkomen dat de elektrolyt ontsnapt en de binnendringen van vreemde stoffen die verontreiniging en vergiftiging veroorzaken. Tussen de tegenelektrode en de kathode wordt een polariserende spanning aangelegd. Als de meetcel wordt ondergedompeld in water met opgeloste zuurstof, diffundeert de zuurstof door het diafragma en worden de aan de kathode aanwezige zuurstofmoleculen (overmaat aan elektronen) gereduceerd tot hydroxide-ionen: O2 plus 2H2O plus 4e-® 4OH-. Op de tegenelektrode slaat een elektrochemisch equivalent van zilverchloride neer (elektronendeficiëntie): 4Ag plus 4Cl- ® 4AgCl plus 4e-. Voor elk zuurstofmolecuul zendt de kathode 4 elektronen uit en de tegenelektrode accepteert elektronen om een stroom te vormen. De grootte van de stroom is evenredig met de partiële zuurstofdruk van het gemeten afvalwater. Het signaal wordt naar de transformator gestuurd samen met het temperatuursignaal gemeten door de thermische weerstand op de sensor. De transmitter berekent het zuurstofgehalte in het water door gebruik te maken van de relatiecurve tussen het zuurstofgehalte dat is opgeslagen in de sensor en de partiële zuurstofdruk en -temperatuur, en zet dit vervolgens om in een standaard signaaloutput. De functie van de referentie-elektrode is het bepalen van de kathodische potentiaal. De reactietijd van de sensor voor opgeloste zuurstof is: 90 procent van de uiteindelijke gemeten waarde na 3 minuten en 99 procent van de uiteindelijke gemeten waarde na 9 minuten; de eis voor een laag debiet is 0,5 cm/s.
