Kako rade pH metri i analizatori otopljenog kisika
Prvo, princip rada analizatora kvalitete vode
1. Princip rada pH metra
pH vrijednost vode ovisi o količini otopljenih tvari, tako da pH vrijednost može osjetljivo pokazati promjenu kvalitete vode. Promjena pH vrijednosti ima velik utjecaj na reprodukciju i preživljavanje organizama, a također ozbiljno utječe na biokemijsku funkciju aktivnog mulja, odnosno učinak tretmana. pH vrijednost kanalizacije općenito se kontrolira između 6,5 i 7. Voda je kemijski neutralna, a neke se molekule vode spontano razgrađuju prema sljedećoj formuli: H2O=H plus plus OH-, odnosno razlažu se na ione vodika i hidroksidni ioni. U neutralnoj otopini, koncentracije vodikovih iona H plus i hidroksidnih iona OH- su 10-7 mol/l, a pH vrijednost je negativan broj logaritma koncentracije vodikovih iona s bazom 10: pH{ {9}}log, dakle neutralno pH otopine jednak je 7. Ako postoji višak vodikovih iona, pH vrijednost je manja od 7, a otopina je kisela; inače, otopina je alkalna ako postoji višak hidroksidnih iona.
pH vrijednost se obično mjeri potenciometrijskom metodom. Obično se za izradu galvanskog članka koriste referentna elektroda s konstantnim potencijalom i mjerna elektroda. Elektromotorna sila galvanskog članka ovisi o koncentraciji vodikovih iona, a ovisi i o pH otopine. Biljka koristi pH senzore i pH transmitere. Na mjernoj elektrodi nalazi se posebna staklena sonda osjetljiva na pH, koja je izrađena od posebnog stakla koje može provoditi elektricitet i propuštati ione vodika, a ima karakteristike visoke točnosti mjerenja i dobre zaštite od smetnji. Kada staklena sonda dođe u kontakt s vodikovim ionima, stvara se električni potencijal. Potencijal se mjeri prema referentnoj elektrodi sa srebrnom žicom suspendiranom u otopini srebrnog klorida. Ako je pH vrijednost drugačija, odgovarajući potencijal je također različit, što se pretvara u standardni 4-20mA izlaz preko transmitera.
2. Princip rada analizatora otopljenog kisika
Sadržaj kisika u vodi može u potpunosti pokazati stupanj samopročišćavanja vode. Za postrojenja za biološku obradu koja koriste aktivni mulj vrlo je važno znati sadržaj kisika u aeracijskim spremnicima i oksidacijskom jarku. Povećanje otopljenog kisika u kanalizaciji potaknut će biološke aktivnosti osim anaerobnih mikroorganizama, tako da može ukloniti hlapljive tvari i olakšati Prirodno oksidirani ioni pročišćavaju kanalizaciju. Postoje tri glavne metode za određivanje sadržaja kisika: automatska kolorimetrijska analiza i mjerenje kemijskom analizom, mjerenje paramagnetskom metodom i mjerenje elektrokemijskom metodom. Količina otopljenog kisika u vodi općenito se mjeri elektrokemijskom metodom.
Kisik se može otopiti u vodi, a topljivost ovisi o temperaturi, ukupnom tlaku površine vode, parcijalnom tlaku i solima otopljenim u vodi. Što je viši atmosferski tlak, veća je sposobnost vode da otapa kisik. Odnos je određen Henryjevim zakonom i Daltonovim zakonom. Henryjev zakon kaže da je topljivost plina proporcionalna njegovom parcijalnom tlaku.
Uzimajući kao primjer senzor za mjerenje kisika, elektroda se sastoji od katode (obično izrađene od zlata i platine), protuelektrode (srebrne) s strujom i referentne elektrode (srebra) bez struje. Elektroda je uronjena u elektrolit kao što je KCl, KOH Među njima, senzor je prekriven dijafragmom koja odvaja elektrode i elektrolit od tekućine koja se mjeri, čime se štiti senzor, sprječava istjecanje elektrolita i sprječava upad stranih tvari koje uzrokuju kontaminaciju i trovanje. Između protuelektrode i katode primjenjuje se polarizirajući napon. Ako je mjerna ćelija uronjena u vodu s otopljenim kisikom, kisik difundira kroz dijafragmu, a molekule kisika prisutne na katodi (višak elektrona) reduciraju se u hidroksidne ione: O2 plus 2H2O plus 4e-® 4OH-. Elektrokemijski ekvivalent srebrnog klorida taloži se na protuelektrodi (s nedostatkom elektrona): 4Ag plus 4Cl- ® 4AgCl plus 4e-. Za svaku molekulu kisika, katoda emitira 4 elektrona, a protuelektroda prihvaća elektrone za stvaranje struje. Jačina struje proporcionalna je parcijalnom tlaku kisika izmjerene kanalizacije. Signal se šalje transformatoru zajedno sa temperaturnim signalom izmjerenim toplinskim otporom na senzoru. Odašiljač izračunava sadržaj kisika u vodi pomoću krivulje odnosa između sadržaja kisika pohranjenog u senzoru i parcijalnog tlaka i temperature kisika, a zatim ga pretvara u standardni izlazni signal. Funkcija referentne elektrode je određivanje katodnog potencijala. Vrijeme odziva senzora za otopljeni kisik je: 90 posto konačne izmjerene vrijednosti nakon 3 minute, i 99 posto konačne izmjerene vrijednosti nakon 9 minuta; zahtjev za niskim protokom je 0,5 cm/s.
