pH-mérők és oldott oxigén analizátorok működése
1. A pH-mérő működési elve
A víz pH-értéke függ az oldott anyagok mennyiségétől, így a pH-érték érzékenyen jelezheti a vízminőség változását. A pH-érték változása nagy hatással van az élőlények szaporodására és túlélésére. Ugyanakkor súlyosan befolyásolják az eleveniszap biokémiáját, ami befolyásolja a kezelés hatását. A szennyvíz pH-értékét általában 6,5 és 7 között szabályozzák. A víz kémiailag semleges, és bizonyos vízmolekulák a következő képlet szerint spontán lebomlanak: H2O=H++OH-, azaz hidrogénné alakul. ionok és hidroxid ionok. Semleges oldatban a hidrogénionok H+ és az OH- hidroxidionok koncentrációja egyaránt 10-7mol/l, a pH-érték pedig a hidrogénion-koncentráció 10-es logaritmusának negatív értéke: pH{{11} }log, tehát semleges Az oldat pH-értéke 7. Ha feleslegben vannak hidrogénionok, akkor a pH-érték 7-nél kisebb és az oldat savas; fordítva, ha feleslegben vannak hidroxidionok, az oldat lúgos.
A pH-érték mérése általában potenciometrikus módszerrel történik. A primer cella kialakításához általában egy állandó potenciálú referenciaelektródát és egy mérőelektródát használnak. A primer cella elektromotoros ereje a hidrogénionok koncentrációjától és az oldat pH-jától függ. Az üzem pH-érzékelőket és pH-távadókat használ. A mérőelektródán található egy speciális, pH-ra érzékeny üvegszonda. Speciális üvegből készül, amely képes vezetni az elektromosságot és átitatja a hidrogénionokat. Jellemzői a nagy mérési pontosság és a jó interferencia elleni teljesítmény. Amikor az üvegszonda hidrogénionokkal érintkezik, elektromos potenciál keletkezik. A potenciált ezüst-klorid-oldatban felfüggesztett ezüsthuzal referenciaelektróddal mérjük. A különböző pH-értékek különböző potenciálokat hoznak létre, amelyeket egy adón keresztül szabványos 4-20mA kimenetté alakítanak át.
2. Az oldott oxigén analizátor működési elve
A víz oxigéntartalma teljes mértékben jelezheti a víz öntisztulási fokát. Az eleveniszapot használó biológiai tisztítótelepek esetében nagyon fontos a levegőztető tartályok és az oxidációs árkok oxigéntartalmának megértése. A szennyvízben megnövekedett oldott oxigén elősegíti az anaerob mikroorganizmusoktól eltérő biológiai tevékenységeket, ezáltal eltávolítja az illékony anyagokat és könnyen oxidálódik a szennyvizet. Az oxigéntartalom mérésére három fő módszer létezik: automatikus kolorimetriás analízis és kémiai elemzési mérés, paramágneses módszerrel történő mérés és elektrokémiai módszerrel történő mérés. A vízben oldott oxigén mennyiségét általában elektrokémiai módszerekkel mérik.
Az oxigén vízben oldódik, oldhatósága függ a hőmérséklettől, a vízfelszíni össznyomástól, a parciális nyomástól és a vízben oldott sóktól. Minél magasabb a légköri nyomás, annál nagyobb a víz oxigénoldó képessége. A kapcsolatot Henry törvénye és Dalton törvénye határozza meg. Henry törvénye szerint a gáz oldhatósága arányos a parciális nyomásával.
Példaként az oxigénmérő érzékelőt tekintve az elektróda egy katódból (általában aranyból és platinából), egy árammal rendelkező ellenelektródából (ezüst) és egy áram nélküli referenciaelektródából (ezüst) áll. Az elektródát elektrolitba, például KCl-ba, KOH-ba merítik, az érzékelőt membrán borítja, amely elválasztja az elektródát és az elektrolitot a mérendő folyadéktól, így védi az érzékelőt, megakadályozza az elektrolit kijutását, és megakadályozza az idegen anyagok behatolását. olyan anyagok, amelyek szennyeződést és mérgezést okozhatnak. Az ellenelektróda és a katód közé polarizáló feszültséget kapcsolunk. Ha a mérőelemet oldott oxigént tartalmazó vízbe merítjük, az oxigén átdiffundál a szeparátoron, és a katódon lévő oxigénmolekulák (elektronfeleslegek) hidroxidionokká redukálódnak: O{{0}}H2O{ {2}}e-® 4OH-. Ezüst-klorid elektrokémiai egyenértéke válik ki az ellenelektródán (elektronhiány): 4Ag+4Cl-® 4AgCl+4e-. Minden oxigénmolekulánál a katód 4 elektront bocsát ki, és az ellenelektród elfogadja az elektronokat, hogy áramot képezzenek. Az áram nagysága arányos a mért szennyvíz oxigén parciális nyomásával. Ez a jel az érzékelő hőellenállása által mért hőmérsékleti jellel együtt a transzformátorhoz kerül. A távadó az oxigéntartalom, az oxigén parciális nyomása és az érzékelőben tárolt hőmérséklet közötti összefüggési görbét használja a víz oxigéntartalmának kiszámításához, majd azt szabványos jelkimenetté alakítja. A referenciaelektróda feladata a katódpotenciál meghatározása. Az oldott oxigén érzékelő válaszideje: a végső mérési érték 90%-a 3 perc múlva, a végső mérési érték 99%-a 9 perc elteltével érhető el; az alacsony áramlási sebesség követelménye 0,5 cm/s.
