pH matuoklio ir ištirpusio deguonies matuoklio taikymas nuotekų valymui
1 Veikimo principas
1.1 pH matuoklio veikimo principas
Bet kurio tirpalo pH gali būti išreikštas vandenilio jonų koncentracija. Dėl paties vandens jonizuojančio poveikio kiekviename litre gryno vandens yra 10-7 gramų [H plius ] esant 22 °C temperatūrai, o vandenilio atominė masė ir atominis valentingumas yra 1, taigi kiekviename litre gryno vandens yra 10-7 gramų ekvivalentų [H plius ] ], nes [H plius ] gryname vandenyje susidaro dėl pačių vandens molekulių disociacijos, tai yra:
H2O=H plius plius OH-
Grynas vanduo yra neutralus, tai yra, dviejų jonų koncentracijos yra lygios, [H plius ]=[OH-], kurio sandauga yra pastovios temperatūros konstanta, vadinama jonų produktu K vandeniu.
K vandens=[H plius ][OH-]=10-7*10-7=10-14
Aukščiau pateikta formulė taikoma bet kuriam rūgšties ir bazės tirpalui, ty bet kokiam vandeniniam tirpalui, kuriame [H plius ][OH-] produktas yra lygus 10-14. Pavyzdžiui, kokiame nors vandeniniame tirpale [H plius ]=10-3, tada [OH-] turi būti 10-11, taigi bet kokio tipo vandeniniam tirpalui, jei žinomas [H plius ], tada [ OH-] nesunku gauti, paprastai pH apibrėžiamas neigiama vandenilio jonų koncentracijos bendrojo logaritmo verte, išreikšta taip: pH=-lg[H plius ],
Taigi neutralaus tirpalo pH lygus 7. Jei yra vandenilio jonų perteklius, pH reikšmė mažesnė nei 7, o tirpalas rūgštus; kitu atveju tirpalas yra šarminis, jei yra hidroksido jonų perteklius.
PH reikšmė priklauso nuo ištirpusių medžiagų kiekio, todėl pH reikšmė gali jautriai rodyti vandens kokybės kitimą. PH vertės pokytis turi didelę įtaką organizmų dauginimuisi ir išlikimui, taip pat labai paveikia biocheminę aktyviojo dumblo funkciją, o tai turi įtakos apdorojimo efektui. Nuotekų pH paprastai reguliuojamas nuo 6,5 iki 7.
PH vertė paprastai matuojama potenciometriniu metodu. Pirminei baterijai suformuoti dažniausiai naudojamas pastovaus potencialo atskaitos elektrodas ir matavimo elektrodas. Pirminės baterijos elektrovaros jėga priklauso nuo vandenilio jonų koncentracijos, taip pat priklauso nuo tirpalo pH. Tipo kriauklės pH matuoklis. Prietaiso matavimo elektrodas naudoja specialų stiklinį elektrodą, jautrų pH, kuris pasižymi dideliu matavimo tikslumu ir geru anti-interferenciniu poveikiu. Kai jis panardinamas į tiriamąjį tirpalą, bandomame tirpale esantys vandenilio jonai subalansuojami su vandenilio jonais, esančiais hidratacijos sluoksnyje, esančiame ant elektrodo lemputės paviršiaus, ir tuo pačiu tirpalo viduje ir išorėje. stiklinė lemputė ir hidratacijos sluoksnis ant vidinės elektrodo lemputės sienelės sukuria potencialų skirtumą, o stiklinis elektrodas Vidus užpildomas buferiniu tirpalu su fiksuota pH verte, o išvedimo elektrodas panardinamas į vidinį tirpalą, sudaro pusląstelę, o pusląstelė, suformuota panardinant kalomelio elektrodą į prisotintą kalio chlorido tirpalą, tuo pačiu metu įvedama į keitiklį matavimui. Skirtingos pH vertės atitinka skirtingus potencialus, kurie per siųstuvą paverčiami standartine 4-20mA išvestimi.
1.2 Ištirpusio deguonies analizatoriaus veikimo principas
Deguonies kiekis vandenyje gali visiškai parodyti savaiminio vandens apsivalymo laipsnį. Biologinio valymo įrenginiuose, kuriuose naudojamas aktyvusis dumblas, labai svarbu žinoti deguonies kiekį aeracijos rezervuare. Ištirpusio deguonies kiekio padidėjimas nuotekose skatins ne anaerobinius mikroorganizmus, o kitokią biologinę veiklą, todėl nuotekoms valyti bus pašalintos lakiosios medžiagos ir medžiagos, linkusios į natūralius oksidacijos jonus.
Yra trys pagrindiniai deguonies kiekio nustatymo metodai: automatinė kolorimetrinė analizė ir cheminės analizės matavimas, paramagnetinis matavimas ir elektrocheminis matavimas. Ištirpusio deguonies kiekis vandenyje paprastai matuojamas elektrocheminiu metodu.
Deguonis gali ištirpti vandenyje, o tirpumas priklauso nuo temperatūros, bendro vandens paviršiaus slėgio, dalinio slėgio ir vandenyje ištirpusių druskų. Kuo didesnis atmosferos slėgis, tuo didesnis vandens gebėjimas ištirpinti deguonį. Santykius lemia Henrio dėsnis ir Daltono dėsnis. Henrio dėsnis teigia, kad dujų tirpumas yra tiesiogiai proporcingas jų daliniam slėgiui.
Deguonies matavimo jutiklis susideda iš katodo (dažniausiai pagaminto iš aukso ir platinos), srovę nešančio priešpriešinio elektrodo (sidabro) ir be srovės atskaitos elektrodo (sidabro). Elektrodai panardinami į elektrolitus, tokius kaip KCl ir KOH, o jutiklis yra uždengtas diafragma. Danga atskiria elektrodus ir elektrolitą nuo matuojamo skysčio, o tik ištirpusios dujos gali prasiskverbti į dangą, taip apsaugodamos jutiklį, neleisdamos elektrolitui išbėgti, o svetimoms medžiagoms prasiskverbti ir sukelti taršą bei apsinuodijimą.
Tarp priešpriešinio elektrodo ir katodo įvedama poliarizacinė įtampa. Jei matavimo elementas panardinamas į vandenį su ištirpusiu deguonimi, deguonis difunduoja per diafragmą, o ant katodo esančios deguonies molekulės (elektronų perteklius) redukuojamos į hidroksido jonus [OH-]. Elektrocheminis sidabro chlorido ekvivalentas nusodinamas ant priešpriešinio elektrodo (elektronų trūkumas). Kiekvienai deguonies molekulei katodas išskiria 4 elektronus, o priešinis elektrodas priima elektronus, kad susidarytų srovė: 4Ag plius 4Cl-=4AgCl plius 4e-.
Srovės dydis yra proporcingas daliniam deguonies slėgiui išmatuotose nuotekose. Signalas siunčiamas į siųstuvą kartu su temperatūros signalu, išmatuotu pagal jutiklio šiluminę varžą. Santykio kreivė apskaičiuoja deguonies kiekį vandenyje ir paverčia jį standartine signalo išvestimi. Etaloninio elektrodo funkcija yra nustatyti katodinį potencialą.
2.1 pH matuoklio charakteristikos
Laikui bėgant pH elektrodo stiklas palaipsniui sens, gradientas (elektrodo išėjimo potencialo pokytis, kurį sukelia vienetinis pH pokytis) pablogės ir prireiks daug laiko, kol bus pasiektas stabilus potencialas. Bendrųjų elektrodų tarnavimo laikas gali siekti dvejus metus. Be to, didelę įtaką senėjimui turi ir temperatūra. Senėjimo laipsnis, laikomas 100 laipsnių temperatūroje keletą savaičių, prilygsta vienerių metų laikymo kambario temperatūroje brandinimo laipsniui.
pH matuoklio pranašumai yra tikslus matavimas, didelis patikimumas, patogus montavimas ir priežiūra. Jis taip pat jautrus taršai ir reikalauja dažno kalibravimo. Paprastai jis kalibruojamas kas pusantro mėnesio, o elektrodas keičiamas kas dvejus metus.
2.2 Ištirpusio deguonies matuoklio savybės
Ištirpusio deguonies matuoklis pasižymi lengvu montavimu, ilgu kalibravimo periodu (3–4 mėnesiai), nejautrumu kitoms medžiagoms ir kt., Gali stebėti elektrolito naudojimą membranoje ir zonde. Paprastai elektrolitas ir membrana turi būti keičiami kas vienerius ar trejus metus. .
