Kolme menetelmää happipitoisuuden mittaamiseen liuenneen happimittarilla
Happipitoisuuden mittaamiseen liuenneen happimittarilla on kolme päämenetelmää: automaattinen kolorimetrinen analyysi ja kemiallisen analyysin mittaus, paramagneettinen menetelmämittaus ja sähkökemiallinen menetelmämittaus. Veteen liuenneen hapen määrä mitataan yleensä sähkökemiallisin menetelmin. Laitos käyttää COS 4 liuenneen hapen anturia ja COM252 liuenneen hapen lähetintä. 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 laki sanoo, että kaasun liukoisuus on verrannollinen sen osapaineeseen.
Otetaan esimerkkinä COS4-happimittausanturi. Elektrodi koostuu katodista (joka on yleensä valmistettu kullasta ja platinasta), virtaa kuljettavasta vastaelektrodista (hopea) ja ei-virrasta vertailuelektrodista (hopea). Elektrodi upotetaan elektrolyyttiin, kuten KCl tai KOH. Anturi on peitetty kalvolla. Elektrodien ja elektrolyytin erottaminen mitatusta nesteestä suojaa näin anturia sekä elektrolyytin karkaamiselta että vieraiden aineiden tunkeutumiselta, jotka voivat johtaa kontaminaatioon ja myrkytykseen.
Liuenneen hapen mittari asettaa polarisaatiojännitteen vastaelektrodin ja katodin väliin. Jos mittauselementti upotetaan veteen, jossa on liuennutta happea, happi diffundoituu diafragman läpi ja katodilla olevat happimolekyylit (ylimääräiset elektronit) pelkistyvät vedyksi ja hapeksi. Juuri-ioni: O{{0}}H2O+4e-® 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. COS 4 liuenneen happianturin vasteaika on: 90 % lopullisesta mittausarvosta saavutetaan 3 minuutin kuluttua ja 99 % lopullisesta mittausarvosta saavutetaan 9 minuutin kuluttua; vähimmäisvirtausvaatimus on 0,5 cm/s.
Liuenneen hapen mittari on helppo asentaa, sillä on pitkä kalibrointijakso (3-4 kuukautta), se ei ole herkkä muille aineille ja voi valvoa elektrolyyttien käyttöä kalvossa ja anturin. Yleensä elektrolyytti ja kalvo vaihdetaan 1–3 vuoden välein. COM252 liuenneen hapen lähetin on älykäs laite HART- tai Profibus-tiedonsiirtoprotokollalla. Siinä on myös itsediagnostiikkatoiminto. Vian ilmetessä näyttöön tulee vikakoodi, joka kertoo huoltohenkilöstölle, missä vika on. He voivat selvittää ja ratkaista vian huoltokäsikirjasta. Tämä menetelmä vähentää huomattavasti huoltoaikaa ja työmäärää.
Kun kotimaani pitää vesivarojen suojelua yhä tärkeämpänä, jäteveden puhdistus tulee yhä tärkeämmäksi, ja puhdistusprosessissa tarvittavat tunnistuslaitteet ovat välttämättömiä. Jätevedenkäsittelyalan tärkeimpänä instrumenttina Hetai liuenneen happimittarilla tulee olemaan yhä tärkeämpi rooli myös ympäristönsuojelussa.
