Как да използвате разтворен кислород и pH метър за пречистване на отпадни води
Как работи pH метърът
pH на всеки разтвор може да се изрази като концентрация на водородни йони. Поради йонизиращия ефект на самата вода всеки литър чиста вода съдържа 10-7 грама [H плюс ] при 22 градуса C, а атомното тегло и атомната валентност на водорода са 1, така че всеки литър чиста вода съдържа 10-7 грама еквиваленти от [H плюс ] ], тъй като [H плюс ] в чистата вода се получава от дисоциацията на самите водни молекули, тоест:
H2O=H плюс плюс OH-
Чистата вода е неутрална, т.е. концентрациите на двата йона са равни, [H плюс ]=[OH-], чийто продукт е постоянна температурна константа, наречена йонен продукт K вода.
K вода=[H плюс ][OH-]=10-7*10-7=10-14
Горната формула е приложима за всеки киселинно-базисен разтвор, тоест всеки воден разтвор, в който [H плюс ][OH-] продуктът е равен на 10-14. Например, в някакъв воден разтвор [H плюс ]=10-3, тогава [OH-] трябва да бъде 10-11, така че за всеки вид воден разтвор, стига [H плюс ] да е известен, тогава [ OH-] се получава лесно, обикновено pH се определя от отрицателната стойност на общия логаритъм на концентрацията на водородни йони, изразена като: pH=-lg[H плюс ],
Така рН на неутрален разтвор е равно на 7. Ако има излишък от водородни йони, стойността на рН е по-малка от 7 и разтворът е кисел; в противен случай разтворът е алкален, ако има излишък от хидроксидни йони.
Стойността на pH зависи от количеството на разтворените вещества, така че стойността на pH може чувствително да покаже промяната в качеството на водата. Промяната на стойността на pH има голямо влияние върху възпроизводството и оцеляването на организмите, а също така сериозно засяга биохимичната функция на активната утайка, което се отразява на ефекта от лечението. Стойността на pH на канализацията обикновено се контролира между 6,5 и 7.
Стойността на pH обикновено се измерва чрез потенциометричен метод. Еталонен електрод с постоянен потенциал и измервателен електрод обикновено се използват за образуване на първична батерия. Електродвижещата сила на първичната батерия зависи от концентрацията на водородни йони и също зависи от pH на разтвора. Тип потопен рН метър. Измервателният електрод на инструмента използва специален стъклен електрод, чувствителен към рН, който има характеристиките на висока точност на измерване и добра защита срещу смущения. Когато се потопи в разтвора, който ще се тества, водородните йони в разтвора, който ще се тества, се балансират с водородните йони в хидратния слой на повърхността на колбата на електрода и в същото време разтворът вътре и извън стъклената колба и хидратиращият слой на вътрешната стена на електродната колба генерират потенциална разлика и стъкленият електрод Вътрешността се пълни с буферен разтвор с фиксирана стойност на pH, а извеждащият електрод се потапя във вътрешния разтвор, за да образуват полуклетка, а полуклетка, образувана чрез потапяне на каломеловия електрод в наситен разтвор на калиев хлорид, се въвежда едновременно в преобразувателя за измерване. Различните стойности на рН съответстват на различни потенциали, които се преобразуват в стандартен 4-20mA изход чрез трансмитера.
Как работят анализаторите на разтворен кислород
Съдържанието на кислород във водата може напълно да покаже степента на самопречистване на водата. За инсталациите за биологично третиране, използващи активна утайка, е много важно да се знае съдържанието на кислород в аерационния резервоар. Увеличаването на разтворения кислород в канализацията ще насърчи биологични дейности, различни от анаеробните микроорганизми, като по този начин ще премахне летливите вещества и веществата, които са склонни към естествени окислителни йони, за да пречистят канализацията.
Има три основни метода за определяне на съдържанието на кислород: автоматичен колориметричен анализ и измерване с химичен анализ, измерване с парамагнитен метод и измерване с електрохимичен метод. Количеството разтворен кислород във водата обикновено се измерва чрез електрохимичен метод.
Кислородът може да се разтвори във вода, а разтворимостта зависи от температурата, общото налягане на водната повърхност, парциалното налягане и солите, разтворени във водата. Колкото по-високо е атмосферното налягане, толкова по-голяма е способността на водата да разтваря кислорода. Връзката се определя от закона на Хенри и закона на Далтон. Законът на Хенри гласи, че разтворимостта на газ е право пропорционална на парциалното му налягане.
Сензорът за измерване на кислород се състои от катод (обикновено направен от злато и платина), тоководещ противоелектрод (сребро) и свободен от ток референтен електрод (сребро). Електродите са потопени в електролити като KCl и KOH, а сензорът е покрит с диафрагма. Покритието разделя електродите и електролита от течността за измерване и само разтворен газ може да проникне през покритието, като по този начин защитава сензора, предотвратява изтичането на електролита и предотвратява навлизането на чужди вещества, които да причинят замърсяване и отравяне.
Между противоположния електрод и катода се прилага поляризиращо напрежение. Ако измервателната клетка се потопи във вода с разтворен кислород, кислородът дифундира през диафрагмата и присъстващите на катода кислородни молекули (излишък от електрони) се редуцират до хидроксидни йони [OH-]. Електрохимичният еквивалент на сребърен хлорид се утаява върху противоположния електрод (електронен дефицит). За всяка молекула кислород катодът излъчва 4 електрона, а противоположният електрод приема електрони, за да образува ток: 4Ag плюс 4Cl-=4AgCl плюс 4e-.
Големината на тока е пропорционална на парциалното налягане на кислорода в измерената канализация. Сигналът се изпраща към трансмитера заедно с температурния сигнал, измерен чрез термичното съпротивление на сензора. Кривата на отношението изчислява съдържанието на кислород във водата и след това го преобразува в стандартен изходен сигнал. Функцията на референтния електрод е да определя катодния потенциал.
Характеристики на pH метъра
Стъклото на pH електрода постепенно ще остарее с течение на времето, градиентът (промяната в изходния потенциал на електрода, причинена от промяна на единица pH) ще се влоши и ще отнеме много време, за да се достигне стабилен потенциал. Срокът на експлоатация на общите електроди може да достигне две години. Освен това температурата също има голямо влияние върху стареенето. Степента на стареене на съхранение при 100 градуса за няколко седмици е еквивалентна на степента на стареене на съхранение при стайна температура за една година.
pH метърът има предимствата на точно измерване, висока надеждност и удобна инсталация и поддръжка. Освен това е чувствителен към замърсяване и изисква често калибриране. Обикновено той се калибрира на всеки месец до месец и половина, а електродът се сменя на всеки две години.
Характеристики на измервателя за разтворен кислород
Уредът за измерване на разтворен кислород има характеристиките на лесен монтаж, дълъг период на калибриране (3~4 месеца), нечувствителност към други вещества и т.н. и може да следи използването на електролита в мембраната и сондата. Обикновено електролитът и мембраната трябва да се сменят на всеки една до три години. .
