Hoe analysatoren voor opgeloste zuurstof werken
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. De fabriek van Mai heeft de HD369L-sensor voor opgeloste zuurstof en de MX30-transmitter voor opgeloste zuurstof gebruikt.
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.
Neem als voorbeeld de HD369L-sensor voor opgeloste zuurstof. De elektrode is samengesteld 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 en de sensor is bedekt met een diafragma. De elektroden en elektrolyt zijn gescheiden van de vloeistof die wordt gemeten, waardoor de sensor wordt beschermd tegen het ontsnappen van de elektrolyt en het binnendringen van vreemde stoffen die verontreiniging en vergiftiging zouden kunnen 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 op de kathode aanwezige zuurstofmoleculen (overmaat aan elektronen) gereduceerd tot hydroxide-ionen:
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 HDL369L-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 minimale vereiste stroomsnelheid is 0,5 cm/s.
