Kuinka liuenneen hapen analysaattorit toimivat
Veden happipitoisuus voi täysin osoittaa veden itsepuhdistusasteen. Aktiivilietettä käyttävillä biologisilla puhdistuslaitoksilla on erittäin tärkeää tietää ilmastussäiliöiden ja hapetusojan happipitoisuus. Liuenneen hapen lisääntyminen jätevedessä edistää muita biologisia toimintoja kuin anaerobisia mikro-organismeja, joten se voi poistaa haihtuvia aineita ja helpottaa Luonnollisesti hapettuneet ionit puhdistavat jätevettä.
Happipitoisuuden määrittämiseen on kolme päämenetelmää: automaattinen kolorimetrinen analyysi ja kemiallisen analyysin mittaus, paramagneettinen menetelmämittaus ja sähkökemiallinen menetelmämittaus. Veteen liuenneen hapen määrä mitataan yleensä sähkökemiallisella menetelmällä. Main tehtaalla on käytössä HD369L liuenneen hapen anturi ja MX30 liuenneen happilähetin.
Happi voi liueta veteen, ja liukoisuus riippuu lämpötilasta, veden pinnan kokonaispaineesta, osapaineesta ja veteen liuenneista suoloista. Mitä korkeampi ilmanpaine on, sitä suurempi on veden kyky liuottaa happea. Suhteen määrää Henryn laki ja Daltonin laki. Henryn laki sanoo, että kaasun liukoisuus on verrannollinen sen osapaineeseen.
Otetaan esimerkkinä liuenneen hapen anturi HD369L. Elektrodi koostuu katodista (joka on yleensä valmistettu kullasta ja platinasta), vastaelektrodista (hopea) virralla ja vertailuelektrodista (hopea) ilman virtaa. Elektrodi on upotettu elektrolyyttiin, kuten KCl, KOH, ja anturi on peitetty kalvolla. Elektrodit ja elektrolyytti erotetaan mitatusta nesteestä, mikä suojaa anturia elektrolyytin karkaamiselta ja vieraiden aineiden tunkeutumiselta, jotka aiheuttaisivat kontaminaatiota ja myrkytystä.
Polarisoiva jännite syötetään vastaelektrodin ja katodin väliin. Jos mittauskenno upotetaan veteen, jossa on liuennutta happea, happi diffundoituu diafragman läpi ja katodilla olevat happimolekyylit (ylimäärä elektroneja) pelkistyvät hydroksidi-ioneiksi:
Sähkökemiallinen ekvivalentti hopeakloridia saostuu vastaelektrodille (elektronipuutos): 4Ag plus 4Cl-? 4AgCl plus 4e-.
Jokaista happimolekyyliä kohti katodi emittoi 4 elektronia ja vastaelektrodi hyväksyy elektroneja muodostaen virran. Virran suuruus on verrannollinen mitatun jäteveden hapen osapaineeseen. Signaali lähetetään muuntajalle yhdessä anturin lämpöresistanssilla mitatun lämpötilasignaalin kanssa. Lähetin laskee veden happipitoisuuden käyttämällä anturiin tallennetun happipitoisuuden ja hapen osapaineen ja lämpötilan välistä suhdekäyrää ja muuntaa sen sitten normaaliksi signaalilähdöksi. Vertailuelektrodin tehtävänä on määrittää katodinen potentiaali.
HDL369L liuenneen happianturin vasteaika on: 90 prosenttia lopullisesta mitatusta arvosta 3 minuutin kuluttua ja 99 prosenttia lopullisesta mitatusta arvosta 9 minuutin kuluttua; vähimmäisvirtausvaatimus on 0,5 cm/s.
