Rad pH metara i analizatora rastvorenog kiseonika
1. Princip rada pH metra
pH vrijednost vode ovisi o količini otopljenih tvari, tako da pH vrijednost može osjetljivo ukazati na promjene u kvaliteti vode. Promjene pH vrijednosti imaju veliki utjecaj na reprodukciju i opstanak organizama. Istovremeno, oni takođe ozbiljno utiču na biohemiju aktivnog mulja, što utiče na efekat tretmana. pH vrijednost kanalizacije je općenito kontrolirana između 6,5 i 7. Voda je hemijski neutralna, a određeni molekuli vode se spontano razlažu prema sljedećoj formuli: H2O=H++OH-, odnosno u vodonik jona i hidroksidnih jona. U neutralnom rastvoru, koncentracije vodikovih jona H+ i hidroksidnih jona OH- su 10-7mol/l, a pH vrijednost je negativna od logaritma baze 10 koncentracije vodikovih jona: pH{{11} }log, tako neutralno pH vrijednost otopine je jednaka 7. Ako ima viška vodonikovih jona, pH vrijednost je manja od 7 i otopina je kisela; obrnuto, ako ima viška hidroksidnih jona, rastvor je alkalni.
pH vrijednost se obično mjeri potenciometrijskom metodom. Referentna elektroda s konstantnim potencijalom i mjerna elektroda se obično koriste za formiranje primarne ćelije. Elektromotorna sila primarne ćelije ovisi o koncentraciji vodikovih iona i pH otopine. Postrojenje koristi pH senzore i pH transmitere. Na mjernoj elektrodi nalazi se posebna staklena sonda koja je osjetljiva na pH. Napravljen je od specijalnog stakla koje može provoditi struju i prožimati vodikove ione. Ima karakteristike visoke preciznosti mjerenja i dobre performanse protiv smetnji. Kada staklena sonda dođe u kontakt sa vodikovim jonima, stvara se električni potencijal. Potencijal se mjeri pomoću referentne elektrode od srebrne žice suspendirane u otopini srebrnog klorida. Različite pH vrijednosti proizvode različite potencijale, koji se preko predajnika pretvaraju u standardni 4-20mA izlaz.
2. Princip rada analizatora rastvorenog kiseonika
Sadržaj kiseonika u vodi može u potpunosti da ukaže na stepen samopročišćavanja vode. Za postrojenja za biološki tretman koji koriste aktivni mulj, vrlo je važno razumjeti sadržaj kisika u rezervoarima za aeraciju i oksidacijskim kanalima. Povećana količina rastvorenog kiseonika u kanalizaciji će podstaći biološke aktivnosti osim anaerobnih mikroorganizama, čime se uklanjaju isparljive supstance i lako prirodno oksidisani joni pročišćavaju kanalizaciju. Postoje tri glavne metode za merenje sadržaja kiseonika: automatska kolorimetrijska analiza i merenje hemijskom analizom, merenje paramagnetnom metodom i merenje elektrohemijskom metodom. Količina rastvorenog kiseonika u vodi se uglavnom meri elektrohemijskim metodama.
Kiseonik je rastvorljiv u vodi, a njegova rastvorljivost zavisi od temperature, ukupnog pritiska na površini vode, parcijalnog pritiska i rastvorenih soli u vodi. Što je veći atmosferski pritisak, to je veća sposobnost vode da otapa kiseonik. Odnos je određen Henryjevim i Daltonovim zakonom. Henrijev zakon kaže da je rastvorljivost gasa proporcionalna njegovom parcijalnom pritisku.
Uzimajući senzor za mjerenje kisika kao primjer, elektroda se sastoji od katode (obično napravljene od zlata i platine), protuelektrode sa strujom (srebro) i referentne elektrode bez struje (srebro). Elektroda je uronjena u elektrolit kao što je KCl, KOH, senzor je prekriven dijafragmom, koja odvaja elektrodu i elektrolit od tečnosti koja se meri, čime se štiti senzor, sprečava izlazak elektrolita i sprečava prodor stranih tvari koje mogu uzrokovati kontaminaciju i trovanje. Između kontra elektrode i katode primjenjuje se polarizacijski napon. Ako se mjerni element uroni u vodu s otopljenim kisikom, kisik će difundirati kroz separator, a molekuli kisika prisutni na katodi (višak elektrona) će se reducirati u hidroksidne jone: O{{0}}H2O{ {2}}e-® 4OH-. Elektrohemijski ekvivalent srebrnog hlorida se taloži na kontraelektrodi (nedostatak elektrona): 4Ag+4Cl-® 4AgCl+4e-. Za svaku molekulu kiseonika, katoda emituje 4 elektrona, a kontraelektroda prihvata elektrone da formira struju. Veličina struje je proporcionalna parcijalnom pritisku kiseonika izmerene kanalizacije. Ovaj signal, zajedno sa temperaturnim signalom izmjerenim termičkim otpornikom na senzoru, šalje se na transformator. Predajnik koristi krivu veze između sadržaja kisika, parcijalnog tlaka kisika i temperature pohranjene u senzoru da izračuna sadržaj kisika u vodi, a zatim ga pretvara u standardni izlazni signal. Funkcija referentne elektrode je da odredi potencijal katode. Vreme odziva senzora rastvorenog kiseonika je: 90% konačne merne vrednosti se postiže nakon 3 minuta, a 99% konačne merne vrednosti se postiže nakon 9 minuta; zahtjev za niskom brzinom protoka je 0,5 cm/s.
