Applicazione del pHmetro e del misuratore di ossigeno disciolto nel trattamento delle acque reflue
1 Principio di funzionamento
1.1 Principio di funzionamento del pHmetro
Il pH di qualsiasi soluzione può essere espresso in termini di concentrazione di ioni idrogeno. A causa dell'effetto di ionizzazione dell'acqua stessa, ogni litro di acqua pura contiene 10-7 grammi di [H plus ] a 22 gradi C, e il peso atomico e la valenza atomica dell'idrogeno sono entrambi 1, quindi ogni litro di acqua pura contiene 10-7 grammi equivalenti di [H plus ] ], perché [H plus ] in acqua pura è prodotto a causa della dissociazione delle molecole d'acqua stesse, cioè:
H2O=H più più OH-
L'acqua pura è neutra, cioè le concentrazioni dei due ioni sono uguali, [H più ]=[OH-], il cui prodotto è una costante di temperatura costante, chiamata prodotto ionico K acqua.
K acqua=[H più ][OH-]=10-7*10-7=10-14
La formula di cui sopra è applicabile a qualsiasi soluzione acido-base, cioè a qualsiasi soluzione acquosa, in cui [H più ][OH-] prodotto è uguale a 10-14. Ad esempio, in una soluzione acquosa [H più ]=10-3, allora [OH-] deve essere 10-11, quindi per qualsiasi tipo di soluzione acquosa, purché sia noto [H più ], allora [ OH-] è facile da ottenere, solitamente Il pH è definito dal valore negativo del logaritmo comune della concentrazione di ioni idrogeno, espresso come: pH=-lg[H plus ],
Quindi il pH di una soluzione neutra è pari a 7. Se c'è un eccesso di ioni idrogeno, il valore del pH è inferiore a 7 e la soluzione è acida; altrimenti la soluzione è alcalina se c'è un eccesso di ioni idrossido.
Il valore del pH dipende dalla quantità di sostanze disciolte, quindi il valore del pH può indicare in modo sensibile il cambiamento della qualità dell'acqua. Il cambiamento del valore del pH ha un grande impatto sulla riproduzione e la sopravvivenza degli organismi e influisce seriamente anche sulla funzione biochimica dei fanghi attivi, che influisce sull'effetto del trattamento. Il valore del pH delle acque reflue è generalmente controllato tra 6,5 e 7.
Il valore del pH viene solitamente misurato con il metodo potenziometrico. Un elettrodo di riferimento a potenziale costante e un elettrodo di misurazione sono comunemente usati per formare una batteria primaria. La forza elettromotrice della batteria primaria dipende dalla concentrazione di ioni idrogeno e dipende anche dal pH della soluzione. Digitare pHmetro a tuffo. L'elettrodo di misurazione dello strumento adotta uno speciale elettrodo di vetro sensibile al pH, che presenta le caratteristiche di elevata precisione di misurazione e buona anti-interferenza. Quando è immerso nella soluzione da testare, gli ioni idrogeno nella soluzione da testare sono bilanciati con gli ioni idrogeno nello strato di idratazione sulla superficie del bulbo dell'elettrodo e, allo stesso tempo, la soluzione all'interno e all'esterno del bulbo di vetro e lo strato di idratazione sulla parete interna del bulbo dell'elettrodo generano una differenza di potenziale e l'elettrodo di vetro L'interno è riempito con una soluzione tampone con un valore di pH fisso e l'elettrodo di uscita è immerso nella soluzione interna per formare una semicella e la semicella formata immergendo l'elettrodo al calomelano in una soluzione satura di cloruro di potassio viene contemporaneamente introdotta nel convertitore per la misurazione. Diversi valori di pH corrispondono a diversi potenziali, che vengono convertiti in uscita 4-20mA standard attraverso il trasmettitore.
1.2 Principio di funzionamento dell'analizzatore di ossigeno disciolto
Il contenuto di ossigeno nell'acqua può mostrare pienamente il grado di auto-purificazione dell'acqua. Per gli impianti di trattamento biologico che utilizzano fanghi attivi, è molto importante conoscere il contenuto di ossigeno della vasca di aerazione. L'aumento dell'ossigeno disciolto nelle acque reflue promuoverà attività biologiche diverse dai microrganismi anaerobici, rimuovendo così sostanze volatili e sostanze soggette a ioni di ossidazione naturale per purificare le acque reflue.
Esistono tre metodi principali per determinare il contenuto di ossigeno: analisi colorimetrica automatica e misurazione dell'analisi chimica, misurazione del metodo paramagnetico e misurazione del metodo elettrochimico. La quantità di ossigeno disciolto nell'acqua è generalmente misurata con metodo elettrochimico.
L'ossigeno può dissolversi in acqua e la solubilità dipende dalla temperatura, dalla pressione totale della superficie dell'acqua, dalla pressione parziale e dai sali disciolti nell'acqua. Maggiore è la pressione atmosferica, maggiore è la capacità dell'acqua di dissolvere l'ossigeno. La relazione è determinata dalla legge di Henry e dalla legge di Dalton. La legge di Henry afferma che la solubilità di un gas è direttamente proporzionale alla sua pressione parziale.
Il sensore di misurazione dell'ossigeno è costituito da un catodo (comunemente in oro e platino), un controelettrodo che trasporta corrente (argento) e un elettrodo di riferimento privo di corrente (argento). Gli elettrodi sono immersi in elettroliti come KCl e KOH e il sensore è coperto da un diaframma. Il rivestimento separa gli elettrodi e l'elettrolita dal liquido da misurare e solo il gas disciolto può penetrare nel rivestimento, proteggendo così il sensore, impedendo la fuoriuscita dell'elettrolita e impedendo l'intrusione di sostanze estranee che causano inquinamento e avvelenamento.
Una tensione polarizzante viene applicata tra il controelettrodo e il catodo. Se la cella di misura è immersa in acqua con ossigeno disciolto, l'ossigeno si diffonde attraverso il diaframma e le molecole di ossigeno presenti sul catodo (eccesso di elettroni) si riducono a ioni idrossido [OH-]. L'equivalente elettrochimico del cloruro d'argento viene precipitato sul controelettrodo (carenza di elettroni). Per ogni molecola di ossigeno, il catodo emette 4 elettroni e il controelettrodo accetta elettroni per formare una corrente: 4Ag più 4Cl-=4AgCl più 4e-.
L'entità della corrente è proporzionale alla pressione parziale dell'ossigeno nelle acque reflue misurate. Il segnale viene inviato al trasmettitore insieme al segnale di temperatura misurato dalla resistenza termica sul sensore. La curva di relazione calcola il contenuto di ossigeno nell'acqua, quindi lo converte in un'uscita di segnale standard. La funzione dell'elettrodo di riferimento è determinare il potenziale catodico.
2.1 Caratteristiche del pHmetro
Il vetro sull'elettrodo pH invecchierà gradualmente nel tempo, il gradiente (la variazione del potenziale di uscita dell'elettrodo causata da una variazione unitaria del pH) si deteriorerà e ci vorrà molto tempo per raggiungere un potenziale stabile. La durata degli elettrodi generali può raggiungere i due anni. Inoltre, anche la temperatura ha una grande influenza sull'invecchiamento. Il grado di invecchiamento della conservazione a 100 gradi per diverse settimane equivale al grado di invecchiamento della conservazione a temperatura ambiente per un anno.
Il pHmetro presenta i vantaggi di misurazioni accurate, alta affidabilità e installazione e manutenzione convenienti. È anche sensibile all'inquinamento e richiede una calibrazione frequente. Generalmente, viene calibrato ogni un mese e mezzo e l'elettrodo viene sostituito ogni due anni.
2.2 Caratteristiche del misuratore di ossigeno disciolto
Il misuratore di ossigeno disciolto ha le caratteristiche di facile installazione, lungo periodo di calibrazione (3~4 mesi), insensibilità ad altre sostanze, ecc., e può monitorare l'uso dell'elettrolita nella membrana e nella sonda. Generalmente, l'elettrolita e la membrana devono essere sostituiti ogni uno o tre anni. .
