pH metru un izšķīdušā skābekļa analizatoru darbība
1. pH metra darbības princips
Ūdens pH vērtība ir atkarīga no izšķīdušo vielu daudzuma, tāpēc pH vērtība var jutīgi liecināt par ūdens kvalitātes izmaiņām. PH vērtības izmaiņām ir liela ietekme uz organismu vairošanos un izdzīvošanu. Tajā pašā laikā tie nopietni ietekmē arī aktīvo dūņu bioķīmiju, kas ietekmē apstrādes efektu. Notekūdeņu pH parasti tiek kontrolēts no 6,5 līdz 7. Ūdens ir ķīmiski neitrāls, un noteiktas ūdens molekulas spontāni sadalās saskaņā ar šādu formulu: H2O=H++OH-, tas ir, ūdeņradi. joni un hidroksīda joni. Neitrālā šķīdumā gan ūdeņraža jonu H+, gan hidroksīda jonu OH- koncentrācijas ir 10-7mol/l, un pH vērtība ir negatīva no ūdeņraža jonu koncentrācijas 10. bāzes logaritma: pH{{11} }log, tātad neitrāls Šķīduma pH vērtība ir vienāda ar 7. Ja ir ūdeņraža jonu pārpalikums, pH vērtība ir mazāka par 7 un šķīdums ir skābs; otrādi, ja ir pārmērīgs hidroksīda jonu daudzums, šķīdums ir sārmains.
PH vērtību parasti mēra ar potenciometrisko metodi. Primārās šūnas veidošanai parasti izmanto atsauces elektrodu ar nemainīgu potenciālu un mērelektrodu. Primārās šūnas elektromotora spēks ir atkarīgs no ūdeņraža jonu koncentrācijas un šķīduma pH. Iekārtā tiek izmantoti pH sensori un pH raidītāji. Uz mērīšanas elektroda ir īpaša stikla zonde, kas ir jutīga pret pH. Tas ir izgatavots no īpaša stikla, kas spēj vadīt elektrību un caurstrāvot ūdeņraža jonus. Tam ir augsta mērījumu precizitāte un laba prettraucējumu veiktspēja. Kad stikla zonde nonāk saskarē ar ūdeņraža joniem, rodas elektriskais potenciāls. Potenciālu mēra, izmantojot sudraba stieples atsauces elektrodu, kas suspendēts sudraba hlorīda šķīdumā. Dažādas pH vērtības rada dažādus potenciālus, kas tiek pārveidoti standarta 4-20mA izejā caur raidītāju.
2. Izšķīdušā skābekļa analizatora darbības princips
Skābekļa saturs ūdenī var pilnībā norādīt uz ūdens pašattīrīšanās pakāpi. Bioloģiskajām attīrīšanas iekārtām, kurās izmanto aktīvās dūņas, ļoti svarīgi ir saprast skābekļa saturu aerācijas tvertnēs un oksidācijas grāvjos. Palielināts izšķīdušā skābekļa daudzums notekūdeņos veicinās bioloģiskās aktivitātes, kas nav anaerobos mikroorganismus, tādējādi izvadot gaistošas vielas un viegli dabiski oksidētie joni attīra notekūdeņus. Skābekļa satura mērīšanai ir trīs galvenās metodes: automātiskā kolorimetriskā analīze un ķīmiskās analīzes mērīšana, paramagnētiskās metodes mērīšana un elektroķīmiskās metodes mērīšana. Izšķīdušā skābekļa daudzumu ūdenī parasti mēra, izmantojot elektroķīmiskās metodes.
Skābeklis šķīst ūdenī, un tā šķīdība ir atkarīga no temperatūras, kopējā spiediena uz ūdens virsmas, daļējā spiediena un ūdenī izšķīdušajiem 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 proporcionāla tās daļējam spiedienam.
Kā piemēru ņemot skābekļa mērīšanas sensoru, elektrods sastāv no katoda (parasti izgatavots no zelta un platīna), pretelektroda ar strāvu (sudrabs) un atsauces elektroda bez strāvas (sudrabs). Elektrods ir iegremdēts elektrolītā, piemēram, KCl, KOH , sensors ir pārklāts ar diafragmu, kas atdala elektrodu un elektrolītu no mērītā šķidruma, tādējādi aizsargājot sensoru, novēršot elektrolīta izplūšanu un novēršot svešķermeņu iekļūšanu. vielas, kas var izraisīt piesārņojumu un saindēšanos. Starp pretelektrodu un katodu tiek pielikts polarizējošs spriegums. Ja mērelements ir iegremdēts ūdenī ar izšķīdušu skābekli, skābeklis izkliedēsies caur separatoru, un uz katoda esošās skābekļa molekulas (liekie elektroni) tiks reducētas līdz hidroksīda joniem: O{{0}}H2O{ {2}}e-® 4OH-. Uz pretelektroda tiek izgulsnēts sudraba hlorīda elektroķīmisks ekvivalents (elektronu deficīts): 4Ag+4Cl-® 4AgCl+4e-. Katrai skābekļa molekulai katods izstaro 4 elektronus, un pretelektrods pieņem elektronus, veidojot strāvu. Strāvas lielums ir proporcionāls izmērīto notekūdeņu skābekļa daļējam spiedienam. Šis signāls kopā ar temperatūras signālu, ko mēra termorezistors uz sensora, tiek nosūtīts uz transformatoru. Raidītājs izmanto attiecību līkni starp skābekļa saturu, skābekļa daļējo spiedienu un sensorā saglabāto temperatūru, lai aprēķinātu skābekļa saturu ūdenī, un pēc tam pārvērš to standarta signāla izvadē. Atsauces elektroda funkcija ir noteikt katoda potenciālu. Izšķīdušā skābekļa sensora reakcijas laiks ir: 90% no galīgās mērījuma vērtības tiek sasniegti pēc 3 minūtēm, un 99% no galīgās mērījuma vērtības tiek sasniegti pēc 9 minūtēm; zema plūsmas ātruma prasība ir 0,5 cm/s.
