Kaip veikia pH matuokliai ir ištirpusio deguonies analizatoriai
Pirma, vandens kokybės analizatoriaus veikimo principas
1. pH matuoklio veikimo principas
Vandens 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, tai yra apdorojimo poveikį. Nuotekų pH paprastai reguliuojamas nuo 6,5 iki 7. Vanduo yra chemiškai neutralus, o kai kurios vandens molekulės savaime suyra pagal šią formulę: H2O=H plius OH-, tai yra, skyla į vandenilio jonus ir hidroksido jonai. Neutraliame tirpale vandenilio jonų H plius ir hidroksido jonų OH- koncentracijos yra 10-7 mol/l, o pH reikšmė yra neigiamas vandenilio jonų koncentracijos logaritmo skaičius su baze 10: pH{ {9}}log, todėl neutralus 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 vertė paprastai matuojama potenciometriniu metodu. Paprastai galvaniniam elementui suformuoti naudojamas pastovaus potencialo atskaitos elektrodas ir matavimo elektrodas. Galvaninio elemento elektrovaros jėga priklauso nuo vandenilio jonų koncentracijos, taip pat priklauso nuo tirpalo pH. Gamykloje naudojami pH jutikliai ir pH siųstuvai. Ant matavimo elektrodo yra specialus stiklinis zondas, jautrus pH, kuris pagamintas iš specialaus stiklo, galinčio pravesti elektrą ir prasiskverbti vandenilio jonus, pasižymi dideliu matavimo tikslumu ir geru anti-interferenciniu poveikiu. Kai stiklo zondas liečiasi su vandenilio jonais, susidaro elektrinis potencialas. Potencialas matuojamas pagal etaloninį elektrodą su sidabro viela, pakabinta sidabro chlorido tirpale. Jei pH vertė skiriasi, skiriasi ir atitinkamas potencialas, kuris per siųstuvą paverčiamas standartine 4-20mA išvestimi.
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 rezervuaruose ir oksidacijos griovyje. Padidėjęs ištirpusio deguonies kiekis nuotekose skatins ne anaerobinius mikroorganizmus, o kitokią biologinę veiklą, todėl gali pašalinti lakias medžiagas ir palengvinti Natūraliai oksiduoti jonai valo nuotekas. 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 proporcingas jų daliniam slėgiui.
Kaip pavyzdį imant deguonies matavimo jutiklį, elektrodą sudaro katodas (dažniausiai pagamintas iš aukso ir platinos), priešpriešinis elektrodas (sidabras) su srove ir atskaitos elektrodas (sidabras) be srovės. Elektrodas panardinamas į elektrolitą, pvz., KCl, KOH Tarp jų, jutiklis yra padengtas diafragma, kuri atskiria elektrodus ir elektrolitą nuo matuojamo skysčio, taip apsaugodamas jutiklį, neleisdamas elektrolitui išbėgti ir užkirsti kelią svetimų medžiagų, kurios sukelia užteršimą ir apsinuodijimą, įsiskverbimas. Tarp priešpriešinio elektrodo ir katodo įvedama poliarizacinė įtampa. Jei matavimo elementas panardinamas į vandenį su ištirpusiu deguonimi, deguonis difunduoja per diafragmą ir ant katodo esančios deguonies molekulės (elektronų perteklius) redukuojasi iki hidroksido jonų: O2 plius 2H2O plius 4e-® 4OH-. Elektrocheminis sidabro chlorido ekvivalentas nusodinamas ant priešpriešinio elektrodo (elektronų trūkumas): 4Ag plius 4Cl- ® 4AgCl plius 4e-. Kiekvienai deguonies molekulei katodas išskiria 4 elektronus, o priešinis elektrodas priima elektronus, kad susidarytų srovė. Srovės dydis yra proporcingas išmatuotų nuotekų daliniam deguonies slėgiui. Signalas siunčiamas į transformatorių kartu su temperatūros signalu, išmatuotu pagal jutiklio šiluminę varžą. Siųstuvas apskaičiuoja deguonies kiekį vandenyje, naudodamas jutiklyje saugomo deguonies kiekio ir deguonies dalinio slėgio bei temperatūros santykio kreivę, o tada konvertuoja jį į standartinį signalo išvestį. Etaloninio elektrodo funkcija yra nustatyti katodinį potencialą. Ištirpusio deguonies jutiklio atsako laikas yra: 90 procentai galutinės išmatuotos vertės po 3 minučių ir 99 procentai galutinės išmatuotos vertės po 9 minučių; mažo srauto reikalavimas yra 0,5 cm/s.
