Funcionament de pHmetres i analitzadors d'oxigen dissolt
1. Principi de funcionament del pH-metre
El valor del pH de l'aigua depèn de la quantitat de substàncies dissoltes, de manera que el valor del pH pot indicar de manera sensible els canvis en la qualitat de l'aigua. Els canvis en el valor del pH tenen un gran impacte en la reproducció i la supervivència dels organismes. Al mateix temps, també afecten greument la bioquímica dels fangs activats, que afecta l'efecte del tractament. El valor del pH de les aigües residuals es controla generalment entre 6,5 i 7. L'aigua és químicament neutra i certes molècules d'aigua es descomponen espontàniament segons la fórmula següent: H2O=H++OH-, és a dir, en hidrogen ions i ions hidròxid. En una solució neutra, les concentracions d'ions d'hidrogen H+ i d'ions hidròxid OH- són tots dos 10-7mol/l, i el valor del pH és el negatiu del logaritme de base 10 de la concentració d'ions d'hidrogen: pH{{11} }log, tan neutre El valor de pH de la solució és igual a 7. Si hi ha excés d'ions d'hidrogen, el valor de pH és inferior a 7 i la solució és àcida; per contra, si hi ha excés d'ions hidròxid, la solució és alcalina.
El valor del pH es mesura normalment pel mètode potenciomètric. Normalment s'utilitzen un elèctrode de referència amb un potencial constant i un elèctrode de mesura per formar una cèl·lula primària. La força electromotriu de la cèl·lula primària depèn de la concentració d'ions d'hidrogen i del pH de la solució. La planta utilitza sensors de pH i transmissors de pH. Hi ha una sonda especial de vidre que és sensible al pH a l'elèctrode de mesura. Està fet de vidre especial que pot conduir l'electricitat i permear ions d'hidrogen. Té les característiques d'una alta precisió de mesura i un bon rendiment anti-interferències. Quan la sonda de vidre entra en contacte amb ions d'hidrogen, es genera un potencial elèctric. El potencial es mesura mitjançant un elèctrode de referència de filferro de plata suspès en una solució de clorur de plata. Els diferents valors de pH produeixen diferents potencials, que es converteixen en una sortida estàndard de 4-20mA mitjançant un transmissor.
2. Principi de funcionament de l'analitzador d'oxigen dissolt
El contingut d'oxigen a l'aigua pot indicar completament el grau d'autodepuració de l'aigua. Per a les plantes de tractament biològic que utilitzen fangs activats, és molt important entendre el contingut d'oxigen dels dipòsits d'aireació i sèquies d'oxidació. L'augment d'oxigen dissolt a les aigües residuals promourà activitats biològiques diferents dels microorganismes anaeròbics, eliminant així les substàncies volàtils i els ions oxidats naturalment depuren fàcilment les aigües residuals. Hi ha tres mètodes principals per mesurar el contingut d'oxigen: l'anàlisi colorimètrica automàtica i la mesura d'anàlisi química, la mesura del mètode paramagnètic i la mesura del mètode electroquímic. La quantitat d'oxigen dissolt a l'aigua es mesura generalment mitjançant mètodes electroquímics.
L'oxigen és soluble en aigua i la seva solubilitat depèn de la temperatura, la pressió total a la superfície de l'aigua, la pressió parcial i les sals dissoltes a l'aigua. Com més alta sigui la pressió atmosfèrica, més gran serà la capacitat de l'aigua per dissoldre l'oxigen. La relació està determinada per la llei d'Henry i la llei de Dalton. La llei d'Henry diu que la solubilitat d'un gas és proporcional a la seva pressió parcial.
Prenent com a exemple el sensor de mesura d'oxigen, l'elèctrode consta d'un càtode (normalment fet d'or i platí), un contraelèctrode amb corrent (plata) i un elèctrode de referència sense corrent (plata). L'elèctrode està immers en un electròlit com KCl, KOH , el sensor està cobert per un diafragma, que separa l'elèctrode i l'electròlit del líquid que es mesura, protegint així el sensor, evitant que l'electròlit s'escapi i evitant la intrusió de cors estranys. substàncies que poden causar contaminació i intoxicació. S'aplica una tensió de polarització entre el contraelèctrode i el càtode. Si l'element de mesura està submergit en aigua amb oxigen dissolt, l'oxigen es difondrà a través del separador i les molècules d'oxigen presents al càtode (excés d'electrons) es reduiran a ions hidròxid: O{{0}}H2O{ {2}}e-® 4OH-. Al contraelèctrode es precipita un equivalent electroquímic de clorur de plata (deficiència d'electrons): 4Ag+4Cl-® 4AgCl+4e-. Per a cada molècula d'oxigen, el càtode emet 4 electrons i el contraelèctrode accepta els electrons per formar un corrent. La mida del corrent és proporcional a la pressió parcial d'oxigen de les aigües residuals mesurades. Aquest senyal, juntament amb el senyal de temperatura mesurat per la resistència tèrmica del sensor, s'envia al transformador. El transmissor utilitza la corba de relació entre el contingut d'oxigen, la pressió parcial d'oxigen i la temperatura emmagatzemada al sensor per calcular el contingut d'oxigen a l'aigua i després el converteix en una sortida de senyal estàndard. La funció de l'elèctrode de referència és determinar el potencial del càtode. El temps de resposta del sensor d'oxigen dissolt és: el 90% del valor de mesura final s'aconsegueix després de 3 minuts i el 99% del valor de mesura final s'arriba als 9 minuts; el requisit de cabal baix és de 0,5 cm/s.
