pH-mittarien ja liuenneen hapen analysaattoreiden toiminta
1. pH-mittarin toimintaperiaate
Veden pH-arvo riippuu liuenneiden aineiden määrästä, joten pH-arvo voi osoittaa herkästi veden laadun muutoksia. pH-arvon muutoksilla on suuri vaikutus organismien lisääntymiseen ja selviytymiseen. Samalla ne vaikuttavat vakavasti myös aktiivilietteen biokemiaan, mikä vaikuttaa käsittelyvaikutukseen. Jäteveden pH-arvoa säädetään yleensä välillä 6,5 - 7. Vesi on kemiallisesti neutraalia ja tietyt vesimolekyylit hajoavat spontaanisti seuraavan kaavan mukaan: H2O=H++OH- eli vedyksi ionit ja hydroksidi-ionit. Neutraalissa liuoksessa vety-ionien H+ ja hydroksidi-ionien OH- pitoisuudet ovat molemmat 10-7mol/l ja pH-arvo on vetyionipitoisuuden 10 peruslogaritmin negatiivinen: pH{{11} }log, joten neutraali Liuoksen pH-arvo on 7. Jos vetyioneja on liikaa, pH-arvo on alle 7 ja liuos on hapan; päinvastoin, jos hydroksidi-ioneja on liikaa, liuos on emäksinen.
pH-arvo mitataan yleensä potentiometrisellä menetelmällä. Primäärikennon muodostamiseen käytetään yleensä vakiopotentiaalista vertailuelektrodia ja mittauselektrodia. Primäärikennon sähkömotorinen voima riippuu vetyionien pitoisuudesta ja liuoksen pH:sta. Tehdas käyttää pH-antureita ja pH-lähettimiä. Mittauselektrodissa on erityinen lasianturi, joka on herkkä pH:lle. Se on valmistettu erikoislasista, joka voi johtaa sähköä ja läpäistä vetyioneja. Sillä on korkea mittaustarkkuus ja hyvä häiriönestokyky. Kun lasikoetin joutuu kosketuksiin vetyionien kanssa, syntyy sähköpotentiaali. Potentiaali mitataan käyttämällä hopealankavertailuelektrodia, joka on ripustettu hopeakloridiliuokseen. Eri pH-arvot tuottavat erilaisia potentiaalia, jotka muunnetaan normaaliksi 4-20mA-lähdöksi lähettimen kautta.
2. Liuenneen hapen analysaattorin toimintaperiaate
Veden happipitoisuus voi täysin osoittaa veden itsepuhdistusasteen. Aktiivilietettä käyttäville biologisille puhdistamoille on erittäin tärkeää ymmärtää ilmastussäiliöiden ja hapetusojien happipitoisuus. Liuenneen hapen lisääntyminen jätevedessä edistää muita biologisia aktiviteetteja kuin anaerobisia mikro-organismeja poistaen siten haihtuvat aineet ja helposti Luonnollisesti hapettuneet ionit puhdistavat jätevettä. Happipitoisuuden mittaamiseen on kolme päämenetelmää: automaattinen kolorimetrinen analyysi ja kemiallisen analyysin mittaus, paramagneettinen menetelmämittaus ja sähkökemiallinen menetelmämittaus. Veteen liuenneen hapen määrä mitataan yleensä sähkökemiallisin menetelmin.
Happi liukenee veteen ja sen liukoisuus riippuu lämpötilasta, vedenpinnan 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 lain mukaan kaasun liukoisuus on verrannollinen sen osapaineeseen.
Esimerkkinä happimittausanturista, elektrodi koostuu katodista (joka on yleensä valmistettu kullasta ja platinasta), vastaelektrodista virralla (hopea) ja vertailuelektrodista ilman virtaa (hopea). Elektrodi on upotettu elektrolyyttiin, kuten KCl, KOH , anturi on peitetty kalvolla, joka erottaa elektrodin ja elektrolyytin mitattavasta nesteestä, mikä suojaa anturia, estää elektrolyytin karkaamisen ja estää vieraiden aineiden tunkeutumisen. aineita, jotka voivat aiheuttaa saastumista ja myrkytystä. Polarisoiva jännite syötetään vastaelektrodin ja katodin väliin. Jos mittauselementti upotetaan veteen, jossa on liuennutta happea, happi diffundoituu erottimen läpi ja katodilla olevat happimolekyylit (ylimääräiset elektronit) pelkistyvät hydroksidi-ioneiksi: O{{0}}H2O{ {2}}e-® 4OH-. Sähkökemiallinen ekvivalentti hopeakloridia saostuu vastaelektrodille (elektronivaje): 4Ag+4Cl-® 4AgCl+4e-. Jokaista happimolekyyliä kohti katodi emittoi 4 elektronia, ja vastaelektrodi hyväksyy elektronit muodostaen virran. Virran suuruus on verrannollinen mitatun jäteveden hapen osapaineeseen. Tämä signaali yhdessä anturin lämpövastuksen mittaaman lämpötilasignaalin kanssa lähetetään muuntajalle. Lähetin käyttää happipitoisuuden, hapen osapaineen ja anturiin tallennetun lämpötilan välistä suhdekäyrää laskeakseen veden happipitoisuuden ja muuntaa sen sitten standardisignaaliksi. Vertailuelektrodin tehtävänä on määrittää katodin potentiaali. Liuenneen happianturin vasteaika on: 90 % lopullisesta mittausarvosta saavutetaan 3 minuutin kuluttua ja 99 % lopullisesta mittausarvosta saavutetaan 9 minuutin kuluttua; matalan virtausnopeuden vaatimus on 0,5 cm/s.
