Obsluha pH metrů a analyzátorů rozpuštěného kyslíku
1. Princip činnosti pH metru
Hodnota pH vody závisí na množství rozpuštěných látek, takže hodnota pH může citlivě indikovat změny kvality vody. Změny hodnoty pH mají velký vliv na reprodukci a přežití organismů. Zároveň také vážně ovlivňují biochemii aktivovaného kalu, což ovlivňuje efekt čištění. Hodnota pH odpadních vod se obecně řídí mezi 6,5 a 7. Voda je chemicky neutrální a určité molekuly vody se spontánně rozkládají podle následujícího vzorce: H2O=H++OH-, tedy na vodík ionty a hydroxidové ionty. V neutrálním roztoku jsou koncentrace vodíkových iontů H+ a hydroxidových iontů OH- obě 10-7mol/l a hodnota pH je záporná k základnímu 10 logaritmu koncentrace vodíkových iontů: pH{{11} }log, takže neutrální Hodnota pH roztoku je rovna 7. Pokud je přebytek vodíkových iontů, je hodnota pH nižší než 7 a roztok je kyselý; naopak, pokud je přebytek hydroxidových iontů, je roztok alkalický.
Hodnota pH se obvykle měří potenciometrickou metodou. K vytvoření primárního článku se obvykle používá referenční elektroda s konstantním potenciálem a měřicí elektroda. Elektromotorická síla primárního článku závisí na koncentraci vodíkových iontů a pH roztoku. Závod používá pH senzory a pH vysílače. Na měřicí elektrodě je speciální skleněná sonda, která je citlivá na pH. Je vyroben ze speciálního skla, které dokáže vést elektřinu a prostupovat vodíkové ionty. Vyznačuje se vysokou přesností měření a dobrým výkonem proti rušení. Když se skleněná sonda dostane do kontaktu s vodíkovými ionty, vzniká elektrický potenciál. Potenciál se měří pomocí referenční elektrody ze stříbrného drátu zavěšené v roztoku chloridu stříbrného. Různé hodnoty pH vytvářejí různé potenciály, které jsou prostřednictvím vysílače převedeny na standardní 4-20mA výstup.
2. Princip činnosti analyzátoru rozpuštěného kyslíku
Obsah kyslíku ve vodě může plně vypovídat o stupni samočištění vody. U biologických čistíren, které využívají aktivovaný kal, je velmi důležité porozumět obsahu kyslíku v aeračních nádržích a oxidačních příkopech. Zvýšený obsah rozpuštěného kyslíku v odpadních vodách podpoří biologické aktivity jiné než anaerobní mikroorganismy, čímž odstraní těkavé látky a snadno přirozeně oxidované ionty čistí odpadní vodu. Existují tři hlavní metody měření obsahu kyslíku: automatická kolorimetrická analýza a měření chemické analýzy, měření paramagnetickou metodou a měření elektrochemickou metodou. Množství rozpuštěného kyslíku ve vodě se obecně měří pomocí elektrochemických metod.
Kyslík je rozpustný ve vodě a jeho rozpustnost závisí na teplotě, celkovém tlaku na vodní hladině, parciálním tlaku a rozpuštěných solích ve vodě. Čím vyšší je atmosférický tlak, tím větší je schopnost vody rozpouštět kyslík. Vztah je určen Henryho zákonem a Daltonovým zákonem. Henryho zákon říká, že rozpustnost plynu je úměrná jeho parciálnímu tlaku.
Vezmeme-li jako příklad senzor měření kyslíku, elektroda se skládá z katody (běžně vyrobené ze zlata a platiny), protielektrody s proudem (stříbrná) a referenční elektrody bez proudu (stříbrná). Elektroda je ponořena do elektrolytu jako je KCl, KOH , senzor je zakrytý membránou, která odděluje elektrodu a elektrolyt od měřené kapaliny, čímž chrání senzor, zabraňuje úniku elektrolytu a zabraňuje vnikání cizích látek. látky, které mohou způsobit kontaminaci a otravu. Mezi protielektrodou a katodou je aplikováno polarizační napětí. Pokud je měřicí prvek ponořen do vody s rozpuštěným kyslíkem, kyslík bude difundovat přes separátor a molekuly kyslíku přítomné na katodě (přebytečné elektrony) se zredukují na hydroxidové ionty: O{{0}}H2O{ {2}}e-® 4OH-. Na protielektrodě se vysráží elektrochemický ekvivalent chloridu stříbrného (deficit elektronů): 4Ag+4Cl-® 4AgCl+4e-. Pro každou molekulu kyslíku katoda emituje 4 elektrony a protielektroda přijímá elektrony, aby vytvořily proud. Velikost proudu je úměrná parciálnímu tlaku kyslíku měřené odpadní vody. Tento signál je spolu s teplotním signálem měřeným tepelným odporem na snímači odeslán do transformátoru. Převodník používá křivku vztahu mezi obsahem kyslíku, parciálním tlakem kyslíku a teplotou uloženou v senzoru k výpočtu obsahu kyslíku ve vodě a poté ji převádí na standardní výstup signálu. Funkcí referenční elektrody je určit katodový potenciál. Doba odezvy senzoru rozpuštěného kyslíku je: 90 % konečné hodnoty měření je dosaženo po 3 minutách a 99 % konečné hodnoty měření je dosaženo po 9 minutách; požadavek na nízký průtok je 0,5 cm/s.
