Kā izmantot izšķīdušā skābekļa un pH mērītāju notekūdeņu attīrīšanai
Kā darbojas pH mērītājs
Jebkura šķīduma pH var izteikt ar ūdeņraža jonu koncentrāciju. Paša ūdens jonizējošās iedarbības dēļ katrs litrs tīra ūdens satur 10-7 gramus [H plus ] 22 °C temperatūrā, un ūdeņraža atomsvars un atomu valence ir 1, tātad katrs litrs tīra ūdens. satur 10-7 gramu ekvivalentu [H plus ] ], jo [H plus ] tīrā ūdenī rodas, disociējoties pašām ūdens molekulām, tas ir:
H2O=H plus plus OH-
Tīrs ūdens ir neitrāls, tas ir, abu jonu koncentrācijas ir vienādas, [H plus ]=[OH-], kura reizinājums ir nemainīga temperatūras konstante, ko sauc par jonu produktu K ūdeni.
K ūdens=[H plus ][OH-]=10-7*10-7=10-14
Iepriekš minētā formula ir piemērojama jebkuram skābju-bāzes šķīdumam, tas ir, jebkuram ūdens šķīdumam, kurā [H plus ][OH-] produkts ir vienāds ar 10-14. Piemēram, kādā ūdens šķīdumā [H plus ]=10-3, tad [OH-] jābūt 10-11, tāpēc jebkura veida ūdens šķīdumam, ja zināms [H plus ], tad [ OH-] ir viegli iegūt, parasti pH nosaka ar ūdeņraža jonu koncentrācijas kopējā logaritma negatīvo vērtību, kas izteikta kā: pH=-lg[H plus ],
Tātad neitrāla šķīduma pH ir vienāds ar 7. Ja ir ūdeņraža jonu pārpalikums, pH vērtība ir mazāka par 7, un šķīdums ir skābs; pretējā gadījumā šķīdums ir sārmains, ja ir pārāk daudz hidroksīda jonu.
PH vērtība ir atkarīga no izšķīdušo vielu daudzuma, tāpēc pH vērtība var jutīgi norādīt uz ūdens kvalitātes izmaiņām. PH vērtības maiņa ļoti ietekmē organismu vairošanos un izdzīvošanu, kā arī nopietni ietekmē aktīvo dūņu bioķīmisko funkciju, kas ietekmē apstrādes efektu. Notekūdeņu pH vērtība parasti tiek kontrolēta no 6,5 līdz 7.
PH vērtību parasti mēra ar potenciometrisko metodi. Konstanta potenciāla atskaites elektrodu un mērīšanas elektrodu parasti izmanto, lai izveidotu primāro akumulatoru. Primārā akumulatora elektromotora spēks ir atkarīgs no ūdeņraža jonu koncentrācijas un ir atkarīgs arī no šķīduma pH. Tipa sinker pH mērītājs. Instrumenta mērīšanas elektrods izmanto īpašu stikla elektrodu, kas ir jutīgs pret pH, kam ir augsta mērījumu precizitāte un laba prettraucējumu īpašības. Kad tas ir iegremdēts pārbaudāmajā šķīdumā, pārbaudāmajā šķīdumā esošie ūdeņraža joni tiek līdzsvaroti ar ūdeņraža joniem hidratācijas slānī uz elektroda spuldzes virsmas un tajā pašā laikā šķīduma iekšpusē un ārpusē. stikla spuldze un hidratācijas slānis uz elektroda spuldzes iekšējās sienas rada potenciālu atšķirību, un stikla elektrods Iekšpuse ir piepildīta ar buferšķīdumu ar fiksētu pH vērtību, un izvadīšanas elektrods tiek iegremdēts iekšējā šķīdumā, lai. veido pusšūnu, un pusšūna, kas izveidota, iegremdējot kalomela elektrodu piesātinātā kālija hlorīda šķīdumā, vienlaikus tiek ievadīta pārveidotājā mērīšanai. Dažādas pH vērtības atbilst dažādiem potenciāliem, kas tiek pārveidoti standarta 4-20mA izejā caur raidītāju.
Kā darbojas izšķīdinātā skābekļa analizatori
Skābekļa saturs ūdenī var pilnībā parādīt ūdens pašattīrīšanās pakāpi. Bioloģiskās attīrīšanas iekārtām, kurās izmanto aktīvās dūņas, ir ļoti svarīgi zināt skābekļa saturu aerācijas tvertnē. Izšķīdušā skābekļa palielināšanās notekūdeņos veicinās bioloģiskās aktivitātes, kas nav anaerobos mikroorganismus, tādējādi notekūdeņu attīrīšanai izvadīs gaistošas vielas un vielas, kurām ir nosliece uz dabīgiem oksidācijas joniem.
Skābekļa satura noteikšanai ir trīs galvenās metodes: automātiskā kolorimetriskā analīze un ķīmiskās analīzes mērījumi, paramagnētiskās metodes mērīšana un elektroķīmiskās metodes mērīšana. Ūdenī izšķīdušā skābekļa daudzumu parasti mēra ar elektroķīmisko metodi.
Skābeklis var izšķīst ūdenī, un šķīdība ir atkarīga no temperatūras, kopējā ūdens virsmas spiediena, daļējā spiediena un ūdenī izšķīdinātajiem sāļiem. Jo augstāks atmosfēras spiediens, jo lielāka ir ūdens spēja izšķīdināt skābekli. Attiecības nosaka Henrija likums un Daltona likums. Henrija likums nosaka, ka gāzes šķīdība ir tieši proporcionāla tās daļējam spiedienam.
Skābekļa mērīšanas sensors sastāv no katoda (parasti izgatavots no zelta un platīna), strāvu nesoša pretelektroda (sudraba) un bezstrāvas atskaites elektroda (sudraba). Elektrodi ir iegremdēti elektrolītos, piemēram, KCl un KOH, un sensors ir pārklāts ar diafragmu. Pārklājums atdala elektrodus un elektrolītu no mērāmā šķidruma, un tikai izšķīdināta gāze var iekļūt pārklājumā, tādējādi aizsargājot sensoru, novēršot elektrolīta izplūšanu un novēršot svešu vielu iekļūšanu, kas izraisa piesārņojumu un saindēšanos.
Starp pretelektrodu un katodu tiek pielikts polarizējošs spriegums. Ja mērelementu iegremdē ūdenī ar izšķīdušu skābekli, skābeklis izkliedējas caur diafragmu un uz katoda esošās skābekļa molekulas (elektronu pārpalikums) tiek reducētas līdz hidroksīda joniem [OH-]. Sudraba hlorīda elektroķīmiskais ekvivalents tiek nogulsnēts uz pretelektroda (elektronu deficīts). Katrai skābekļa molekulai katods izstaro 4 elektronus, un pretelektrods pieņem elektronus, veidojot strāvu: 4Ag plus 4Cl-=4AgCl plus 4e-.
Strāvas stiprums ir proporcionāls skābekļa daļējam spiedienam izmērītajos notekūdeņos. Signāls tiek nosūtīts uz raidītāju kopā ar temperatūras signālu, ko mēra ar sensora termisko pretestību. Attiecību līkne aprēķina skābekļa saturu ūdenī un pēc tam pārvērš to standarta signāla izvadē. Atsauces elektroda funkcija ir noteikt katoda potenciālu.
pH mērītāja īpašības
Stikls uz pH elektroda laika gaitā pakāpeniski novecos, gradients (elektroda izejas potenciāla izmaiņas, ko izraisa pH vienības izmaiņas) pasliktināsies, un būs nepieciešams ilgs laiks, lai sasniegtu stabilu potenciālu. Vispārējo elektrodu kalpošanas laiks var sasniegt divus gadus. Turklāt temperatūrai ir arī liela ietekme uz novecošanos. Uzglabāšanas novecošanas pakāpe 100 grādos vairākas nedēļas ir līdzvērtīga izturēšanas pakāpei istabas temperatūrā vienu gadu.
pH mērītāja priekšrocības ir precīzs mērījums, augsta uzticamība un ērta uzstādīšana un apkope. Tas ir arī jutīgs pret piesārņojumu un prasa biežu kalibrēšanu. Parasti tas tiek kalibrēts ik pēc viena līdz pusotra mēneša, un elektrods tiek nomainīts ik pēc diviem gadiem.
Izšķīdinātā skābekļa mērītāja īpašības
Izšķīdušā skābekļa skaitītājam ir vienkārša uzstādīšana, ilgs kalibrēšanas periods (3–4 mēneši), nejutīgums pret citām vielām utt., un tas var uzraudzīt elektrolīta izmantošanu membrānā un zondē. Parasti elektrolīts un membrāna jāmaina ik pēc viena līdz trim gadiem. .
