Come funzionano i misuratori di pH e gli analizzatori di ossigeno disciolto
In primo luogo, il principio di funzionamento dell'analizzatore di qualità dell'acqua
1. Principio di funzionamento del pHmetro
Il valore del pH dell'acqua dipende dalla quantità di sostanze disciolte, quindi il valore del pH può indicare in modo sensibile il cambiamento della qualità dell'acqua. La variazione 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, cioè sull'effetto del trattamento. Il valore del pH delle acque reflue è generalmente controllato tra 6,5 e 7. L'acqua è chimicamente neutra e alcune molecole d'acqua si decompongono spontaneamente secondo la seguente formula: H2O=H più più OH-, cioè si decompongono in ioni idrogeno e ioni idrossido. In una soluzione neutra, le concentrazioni di ioni idrogeno H plus e ioni idrossido OH- sono entrambi 10-7 mol/l, e il valore del pH è il numero negativo del logaritmo della concentrazione di ioni idrogeno con base 10: pH{ {9}}log, quindi neutro Il pH della soluzione 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 viene solitamente misurato con il metodo potenziometrico. Di solito, un elettrodo di riferimento a potenziale costante e un elettrodo di misura vengono utilizzati per formare una cella galvanica. La forza elettromotrice della cella galvanica dipende dalla concentrazione di ioni idrogeno e dipende anche dal pH della soluzione. L'impianto utilizza sensori di pH e trasmettitori di pH. Sull'elettrodo di misurazione è presente una speciale sonda di vetro sensibile al pH, realizzata in vetro speciale in grado di condurre elettricità e permeare gli ioni idrogeno e presenta le caratteristiche di elevata precisione di misurazione e buona anti-interferenza. Quando la sonda di vetro entra in contatto con gli ioni idrogeno, si genera un potenziale elettrico. Il potenziale viene misurato rispetto a un elettrodo di riferimento con un filo d'argento sospeso in una soluzione di cloruro d'argento. Se il valore del pH è diverso, anche il potenziale corrispondente è diverso, che viene convertito in un'uscita 4-20mA standard attraverso il trasmettitore.
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 a fanghi attivi è molto importante conoscere il contenuto di ossigeno delle vasche di aerazione e della fossa di ossidazione. L'aumento dell'ossigeno disciolto nelle acque reflue promuoverà attività biologiche diverse dai microrganismi anaerobici, quindi può rimuovere le sostanze volatili e facilitare Gli ioni ossidati naturalmente purificano 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 proporzionale alla sua pressione parziale.
Prendendo come esempio il sensore di misurazione dell'ossigeno, l'elettrodo è costituito da un catodo (comunemente in oro e platino), un controelettrodo (argento) con corrente e un elettrodo di riferimento (argento) senza corrente. L'elettrodo è immerso in un elettrolita come KCl, KOH Tra questi, il sensore è coperto da un diaframma, che separa gli elettrodi e l'elettrolita dal liquido da misurare, proteggendo così il sensore, impedendo la fuoriuscita dell'elettrolita e impedendo la intrusione di sostanze estranee che causano contaminazione 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: O2 più 2H2O più 4e-® 4OH-. Un equivalente elettrochimico del cloruro d'argento viene precipitato sul controelettrodo (deficiente di elettroni): 4Ag più 4Cl-® 4AgCl più 4e-. Per ogni molecola di ossigeno, il catodo emette 4 elettroni e il controelettrodo accetta elettroni per formare una corrente. L'entità della corrente è proporzionale alla pressione parziale dell'ossigeno del liquame misurato. Il segnale viene inviato al trasformatore insieme al segnale di temperatura misurato dalla resistenza termica sul sensore. Il trasmettitore calcola il contenuto di ossigeno nell'acqua utilizzando la curva di relazione tra il contenuto di ossigeno memorizzato nel sensore e la pressione parziale e la temperatura dell'ossigeno, quindi lo converte in un'uscita di segnale standard. La funzione dell'elettrodo di riferimento è determinare il potenziale catodico. Il tempo di risposta del sensore di ossigeno disciolto è: 90 percento del valore misurato finale dopo 3 minuti e 99 percento del valore misurato finale dopo 9 minuti; il requisito di bassa portata è di 0,5 cm/s.
