نحوه استفاده از PH متر و اکسیژن سنج محلول در تصفیه فاضلاب
1 پی اچ متر چگونه کار می کند
pH هر محلولی را می توان بر حسب غلظت یون هیدروژن بیان کرد. به دلیل اثر یونیزه شدن خود آب، هر لیتر آب خالص حاوی 10-7 گرم [H پلاس ] در دمای 22 درجه سانتیگراد است و وزن اتمی و ظرفیت اتمی هیدروژن هر دو 1 است، بنابراین هر لیتر آب خالص حاوی 10-7 معادل گرم [H پلاس ] ] است، زیرا [H پلاس ] در آب خالص به دلیل تفکیک خود مولکول های آب تولید می شود، یعنی:
H2O=H به علاوه OH-
آب خالص خنثی است، یعنی غلظت دو یون برابر است، [H به اضافه ]=[OH-] که حاصلضرب آن ثابت دمایی است که محصول یونی K آب نامیده می شود.
K آب=[H به علاوه ][OH-]=10-7*10-7=10-14
فرمول فوق برای هر محلول اسید و باز، یعنی هر محلول آبی که [H به علاوه [OH-] محصول برابر با 10-14 است، قابل اجرا است. به عنوان مثال، در برخی از محلول های آبی [H به علاوه]=10-3، سپس [OH-] باید 10-11 باشد، بنابراین برای هر نوع محلول آبی، تا زمانی که [H به علاوه ] شناخته شده باشد، سپس [ OH-] آسان به دست می آید، معمولا pH با مقدار منفی لگاریتم مشترک غلظت یون هیدروژن تعریف می شود که به صورت: pH=-lg[H plus ]،
بنابراین pH یک محلول خنثی برابر با 7 است. اگر یون هیدروژن بیش از حد باشد، مقدار pH کمتر از 7 است و محلول اسیدی است. در غیر این صورت، در صورت وجود یون هیدروکسید، محلول قلیایی است.
مقدار pH به مقدار مواد محلول بستگی دارد، بنابراین مقدار pH می تواند تغییر کیفیت آب را با حساسیت نشان دهد. تغییر مقدار pH تأثیر زیادی بر تولید مثل و بقای موجودات دارد و همچنین عملکرد بیوشیمیایی لجن فعال را به طور جدی تحت تأثیر قرار می دهد که بر اثر تصفیه تأثیر می گذارد. مقدار pH فاضلاب به طور کلی بین 6.5 تا 7 کنترل می شود.
مقدار pH معمولاً با روش پتانسیومتری اندازه گیری می شود. یک الکترود مرجع پتانسیل ثابت و یک الکترود اندازه گیری معمولاً برای تشکیل باتری اولیه استفاده می شود. نیروی الکتروموتور باتری اولیه به غلظت یون های هیدروژن و همچنین به pH محلول بستگی دارد. PH متر سینکر را تایپ کنید. الکترود اندازه گیری دستگاه از یک الکترود شیشه ای ویژه حساس به pH استفاده می کند که دارای ویژگی های دقت اندازه گیری بالا و ضد تداخل خوب است. هنگامی که در محلول مورد آزمایش غوطه ور می شود، یون های هیدروژن موجود در محلول مورد آزمایش با یون های هیدروژن موجود در لایه هیدراتاسیون روی سطح لامپ الکترود متعادل می شوند و در همان زمان، محلول در داخل و خارج از لامپ الکترود قرار می گیرد. حباب شیشه ای و لایه هیدراتاسیون روی دیواره داخلی لامپ الکترود یک اختلاف پتانسیل ایجاد می کنند و الکترود شیشه ای فضای داخلی با یک محلول بافر با مقدار pH ثابت پر می شود و الکترود خروجی در محلول داخلی غوطه ور می شود تا نیم سلولی را تشکیل می دهند و نیم سلولی که از غوطه ور کردن الکترود کالومل در محلول اشباع شده کلرید پتاسیم تشکیل شده است به طور همزمان برای اندازه گیری وارد مبدل می شود. مقادیر مختلف pH مربوط به پتانسیل های مختلف است که از طریق فرستنده به خروجی 4-20mA استاندارد تبدیل می شود.
2 اصل کار آنالایزر اکسیژن محلول
محتوای اکسیژن در آب می تواند به طور کامل میزان خودپالایی آب را نشان دهد. برای تصفیه خانه های بیولوژیکی که از لجن فعال استفاده می کنند، اطلاع از محتوای اکسیژن مخزن هوادهی بسیار مهم است. افزایش اکسیژن محلول در فاضلاب باعث ارتقای فعالیت های بیولوژیکی غیر از میکروارگانیسم های بی هوازی می شود، در نتیجه مواد فرار و موادی که مستعد یون های اکسیداسیون طبیعی برای تصفیه فاضلاب هستند حذف می شود.
سه روش اصلی برای تعیین میزان اکسیژن وجود دارد: آنالیز رنگ سنجی خودکار و اندازه گیری آنالیز شیمیایی، اندازه گیری روش پارامغناطیس و اندازه گیری روش الکتروشیمیایی. مقدار اکسیژن محلول در آب به طور کلی با روش الکتروشیمیایی اندازه گیری می شود.
اکسیژن می تواند در آب حل شود و حلالیت آن به دما، فشار کل سطح آب، فشار جزئی و نمک های حل شده در آب بستگی دارد. هر چه فشار اتمسفر بیشتر باشد، توانایی آب در حل کردن اکسیژن بیشتر است. این رابطه توسط قانون هنری و قانون دالتون تعیین می شود. قانون هنری بیان می کند که حلالیت گاز با فشار جزئی آن نسبت مستقیم دارد.
سنسور اندازهگیری اکسیژن از یک کاتد (معمولاً از طلا و پلاتین ساخته میشود)، یک الکترود ضد جریان (نقره) و یک الکترود مرجع بدون جریان (نقره) تشکیل شده است. الکترودها در الکترولیت هایی مانند KCl و KOH غوطه ور می شوند و سنسور توسط یک دیافراگم پوشانده می شود. این پوشش الکترودها و الکترولیت را از مایع مورد اندازه گیری جدا می کند و تنها گاز محلول می تواند به پوشش نفوذ کند، بنابراین از سنسور محافظت می کند، از فرار الکترولیت جلوگیری می کند و از نفوذ مواد خارجی برای ایجاد آلودگی و مسمومیت جلوگیری می کند.
یک ولتاژ پلاریزه بین الکترود شمارنده و کاتد اعمال می شود. اگر سلول اندازه گیری در آب با اکسیژن محلول غوطه ور شود، اکسیژن از طریق دیافراگم پخش می شود و مولکول های اکسیژن موجود در کاتد (الکترون های اضافی) به یون های هیدروکسید [OH-] کاهش می یابد. معادل الکتروشیمیایی کلرید نقره روی الکترود شمارنده رسوب می کند (کمبود الکترون). برای هر مولکول اکسیژن، کاتد 4 الکترون ساطع می کند و الکترود شمارنده الکترون ها را برای تشکیل جریان می پذیرد: 4Ag به اضافه 4Cl-=4AgCl به اضافه 4e-.
مقدار جریان متناسب با فشار جزئی اکسیژن در فاضلاب اندازه گیری شده است. سیگنال همراه با سیگنال دمای اندازه گیری شده توسط مقاومت حرارتی سنسور به فرستنده ارسال می شود. منحنی رابطه، محتوای اکسیژن آب را محاسبه می کند و سپس آن را به یک سیگنال خروجی استاندارد تبدیل می کند. وظیفه الکترود مرجع تعیین پتانسیل کاتدی است.
3. ویژگی های PH متر
شیشه روی الکترود pH به تدریج با گذشت زمان کهنه می شود، گرادیان (تغییر پتانسیل خروجی الکترود ناشی از تغییر واحد pH) بدتر می شود و رسیدن به پتانسیل پایدار مدت زیادی طول می کشد. طول عمر الکترودهای عمومی می تواند به دو سال برسد. علاوه بر این، دما نیز تأثیر زیادی بر پیری دارد. درجه پیری نگهداری در 100 درجه برای چند هفته معادل درجه پیری نگهداری در دمای اتاق به مدت یک سال است.
PH متر دارای مزایای اندازه گیری دقیق، قابلیت اطمینان بالا و نصب و نگهداری راحت است. همچنین به آلودگی حساس است و نیاز به کالیبراسیون مکرر دارد. به طور کلی هر یک تا یک ماه و نیم کالیبره می شود و هر دو سال یکبار الکترود تعویض می شود.
4. ویژگی های دستگاه اکسیژن سنج محلول
دستگاه اکسیژن سنج محلول دارای ویژگی های نصب آسان، دوره کالیبراسیون طولانی (3 تا 4 ماه)، عدم حساسیت به مواد دیگر و غیره است و می تواند استفاده از الکترولیت را در غشاء و پروب نظارت کند. به طور کلی، الکترولیت و غشا باید هر یک تا سه سال یکبار تعویض شوند. .
