Bediening van pH-meters en analysers voor opgeloste zuurstof
1. Werkingsprincipe van pH-meter
De pH-waarde van water is afhankelijk van de hoeveelheid opgeloste stoffen, dus de pH-waarde kan op gevoelige wijze veranderingen in de waterkwaliteit aangeven. Veranderingen in de pH-waarde hebben een grote impact op de voortplanting en overleving van organismen. Tegelijkertijd hebben ze ook een ernstige invloed op de biochemie van actief slib, wat het behandelingseffect beïnvloedt. De pH-waarde van rioolwater wordt doorgaans tussen 6,5 en 7 geregeld. Water is chemisch neutraal en bepaalde watermoleculen ontleden spontaan volgens de volgende formule: H2O=H++OH-, dat wil zeggen in waterstof ionen en hydroxide-ionen. In een neutrale oplossing zijn de concentraties van waterstofionen H+ en hydroxide-ionen OH- beide 10-7mol/l, en is de pH-waarde het negatief van de logaritme met grondtal 10 van de waterstofionenconcentratie: pH{{11} }log, dus neutraal De pH-waarde van de oplossing is gelijk aan 7. Als er teveel waterstofionen zijn, is de pH-waarde lager dan 7 en is de oplossing zuur; omgekeerd, als er een overmaat aan hydroxide-ionen is, is de oplossing alkalisch.
De pH-waarde wordt meestal gemeten volgens de potentiometrische methode. Om een primaire cel te vormen, worden doorgaans een referentie-elektrode met een constante potentiaal en een meetelektrode gebruikt. De elektromotorische kracht van de primaire cel hangt af van de concentratie waterstofionen en de pH van de oplossing. De plant maakt gebruik van pH-sensoren en pH-transmitters. Op de meetelektrode bevindt zich een speciale glazen sonde die gevoelig is voor pH. Het is gemaakt van speciaal glas dat elektriciteit kan geleiden en waterstofionen kan doordringen. Het heeft de kenmerken van hoge meetnauwkeurigheid en goede anti-interferentieprestaties. Wanneer de glazen sonde in contact komt met waterstofionen, wordt een elektrische potentiaal gegenereerd. De potentiaal wordt gemeten met behulp van een referentie-elektrode van zilverdraad, gesuspendeerd in een zilverchloride-oplossing. Verschillende pH-waarden produceren verschillende potentiëlen, die via een zender worden omgezet in standaard 4-20mA-uitvoer.
2. Werkingsprincipe van de analysator voor opgeloste zuurstof
Het zuurstofgehalte in water kan de mate van zelfzuivering van water volledig aangeven. Voor biologische zuiveringsinstallaties die actief slib gebruiken, is het van groot belang om het zuurstofgehalte van beluchtingstanks en oxidatiesloten te begrijpen. Een verhoogde hoeveelheid opgeloste zuurstof in het rioolwater zal andere biologische activiteiten dan anaerobe micro-organismen bevorderen, waardoor vluchtige stoffen worden verwijderd en het rioolwater gemakkelijk door natuurlijk geoxideerde ionen kan worden gezuiverd. Er zijn drie hoofdmethoden voor het meten van het zuurstofgehalte: automatische colorimetrische analyse en chemische analysemeting, paramagnetische methodemeting en elektrochemische methodemeting. De hoeveelheid opgeloste zuurstof in water wordt doorgaans gemeten met behulp van elektrochemische methoden.
Zuurstof is oplosbaar in water en de oplosbaarheid ervan hangt af van de temperatuur, de totale druk aan het wateroppervlak, de partiële druk en de opgeloste zouten in het water. 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 de partiële druk ervan.
Als we de zuurstofmeetsensor als voorbeeld nemen, bestaat de elektrode uit een kathode (meestal gemaakt van goud en platina), een tegenelektrode met stroom (zilver) en een referentie-elektrode zonder stroom (zilver). De elektrode wordt ondergedompeld in een elektrolyt zoals KCl, KOH, de sensor is bedekt met een diafragma, dat de elektrode en de elektrolyt scheidt van de te meten vloeistof, waardoor de sensor wordt beschermd, wordt voorkomen dat de elektrolyt ontsnapt en het binnendringen van vreemde stoffen wordt voorkomen. stoffen die besmetting en vergiftiging kunnen veroorzaken. Tussen de tegenelektrode en de kathode wordt een polariserende spanning aangelegd. Als het meetelement wordt ondergedompeld in water met opgeloste zuurstof, zal zuurstof door de afscheider diffunderen en zullen de op de kathode aanwezige zuurstofmoleculen (overtollige elektronen) worden gereduceerd tot hydroxide-ionen: O{{0}}H2O{ {2}}e-® 4OH-. Op de tegenelektrode wordt een elektrochemisch equivalent van zilverchloride neergeslagen (elektronentekort): 4Ag+4Cl-® 4AgCl+4e-. Voor elk zuurstofmolecuul zendt de kathode 4 elektronen uit, en de tegenelektrode accepteert de elektronen om een stroom te vormen. De grootte van de stroom is evenredig met de partiële zuurstofdruk van het gemeten rioolwater. Dit signaal wordt, samen met het temperatuursignaal gemeten door de thermische weerstand op de sensor, naar de transformator gestuurd. De zender gebruikt de relatiecurve tussen het zuurstofgehalte, de partiële zuurstofdruk en de temperatuur die in de sensor is opgeslagen om het zuurstofgehalte in het water te berekenen en zet dit vervolgens om in een standaard signaaluitvoer. De functie van de referentie-elektrode is het bepalen van de kathodepotentiaal. De responstijd van de sensor voor opgeloste zuurstof is: 90% van de uiteindelijke meetwaarde wordt na 3 minuten bereikt en 99% van de uiteindelijke meetwaarde wordt na 9 minuten bereikt; de vereiste lage stroomsnelheid is 0,5 cm/s.
