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水質(zhì)分析儀的工作原理

閱讀:1205        發(fā)布時間:2017-10-25

污水處理廠使用的分析儀有兩種:pH計和溶氧分析儀,。

1、pH計的工作原理 水的pH值隨著所溶解的物質(zhì)的多少而定,,因此pH值能靈敏地指示出水質(zhì)的變化情況,。pH值的變化對生物的繁殖和生存有很大影響,同時還嚴(yán)重影響活性污泥生化作用,,即影響處理效果,,污水的pH值一般控制在6.5~7之間。

水在化學(xué)上是中性的,,某些水分子自發(fā)地按照下式分解:H2O=H++OH-,,即分解成氫離子和氫氧根離子。在中性溶液中,,氫離子H+和氫氧根離子OH-的濃度都是10-7mol/l,,pH值是氫離子濃度以10為底的對數(shù)的負數(shù):pH=-log,因此中性溶液的pH值等于7,。如果有過量的氫離子,,則pH值小于7,溶液呈酸性,;反之,,氫氧根離子過量,則溶液呈堿性。

pH值通常用電位法測量,,通常用一個恒定電位的參比電極和測量電極組成一個原電池,,原電池電動勢的大小取決于氫離子的濃度,也取決于溶液的酸堿度,。該廠采用了CPS11型pH傳感器和CPM151型pH變送器,。測量電極上有的對pH反應(yīng)靈敏的玻璃探頭,,它是由能導(dǎo)電,、能滲透氫離子的玻璃制成,具有測量精度高,、抗干擾性好等特點,。當(dāng)玻璃探頭和氫離子接觸時,就產(chǎn)生電位,。電位是通過懸吊在氯化銀溶液中的銀絲對照參比電極測到的,。pH值不同,對應(yīng)產(chǎn)生的電位也不一樣,,通過變送器將其轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)4~20mA輸出,。

全自動水質(zhì)分析儀主要采用離子選擇電極測量法來實現(xiàn)檢測的。儀器上的電極:PH,、氟,、鈉、鉀,、鈣,、鎂、和參比電極,。每個電極都有一離子選擇膜,,會與被測樣本中相應(yīng)的離子產(chǎn)生反應(yīng),膜是一離子交換器,,與離子電荷發(fā)生反應(yīng)而改變了膜電勢,,就可檢測液,樣本和膜間的電勢,。膜兩邊被檢測的兩個電勢差值會產(chǎn)生電流,,樣本,參考電極,,參考電極液構(gòu)成“回路”一邊,,膜,內(nèi)部電極液,內(nèi)部電極為另一邊,。

內(nèi)部電極液和樣本間的離子濃度差會在工作電極的膜兩邊產(chǎn)生電化學(xué)電壓,,電壓通過高傳導(dǎo)性的內(nèi)部電極引到到放大器,參考電極同樣引到放大器的地點,。通過檢測一個的已知離子濃度的標(biāo)準(zhǔn)溶液獲得定標(biāo)曲線,,從而檢測樣本中的離子濃度,。

溶液中被測離子接觸電極時,在離子選擇電極基質(zhì)的含水層內(nèi)發(fā)生離子遷移,。遷移的離子的電荷改變存在著電勢,,因而使膜面間的電位發(fā)生變化,在測量電極與參比電極間產(chǎn)生一個電位差,。

當(dāng)下生產(chǎn)氟離子,、硝酸根、PH,、水硬度(Ca 2 + ,、Mg 2 +離子)、K+,、Na+多參數(shù)(多項)全自動水質(zhì)分析儀國內(nèi)較少,,代表性有:深圳市航創(chuàng)設(shè)備有限HC-800全自動離子分析儀(計量器具型式批準(zhǔn)證書號:2012C206-44)(PH、氟,、硝酸鹽氮),、HC-800全自動離子分析儀(PH、 氯,、鈉,、 水硬度、鉀),、HC-800全自動離子分析儀(PH,、氯、鈉,、鉀,、鈣)。

2,、溶氧分析儀的工作原理 水中的氧含量可充分顯示水自凈的程度,。對于使用活化污泥的生物處理廠來說,了解曝氣池和氧化溝的氧含量重要,,污水中溶氧增加,,會促進除厭氧微生物以外的生物活動,因而能去除揮發(fā)性物質(zhì)和易于自然氧化的離子,,使污水得到凈化,。

測定氧含量主要有三種方法:自動比色分析和化學(xué)分析測量,順磁法測量,,電化學(xué)法測量,。水中溶氧量一般采用電化學(xué)法測量。麥該廠采用了COS 4型溶氧傳感器和COM252型溶氧變送器。

氧能溶于水,,溶解度取決于溫度,、水表面的總壓、分壓和水中溶解的鹽類,。大氣壓力越高,,水溶解氧的能力就越大,其關(guān)系由亨利(Henry)定律和道爾頓(Dalton)定律確定,,亨利定律認為氣體的溶解度與其分壓成正比,。 以COS 4氧量測量傳感器為例,結(jié)構(gòu)如圖2所示,。其中的電極由陰極(常用金和鉑制成)和帶電流的反電極(銀),、無電流的參比電極(銀)組成,,電極浸沒在電解質(zhì)如KCl,、KOH中,傳感器有隔膜覆蓋,,隔膜將電極和電解質(zhì)與被測量的液體分開,,因此保護了傳感器,既能防止電解質(zhì)逸出,,又可防止外來物質(zhì)的侵入而導(dǎo)致污染和毒化,。

向反電極和陰極之間施加極化電壓,假如測量元件浸入在有溶解氧的水中,,氧會通過隔膜擴散,,出現(xiàn)在陰極上(電子過剩)的氧分子就會被還原成氫氧根離子: O2+2H2O+4e-® 4OH-。 電化學(xué)當(dāng)量的氯化銀沉淀在反電極上(電子不足):4Ag+4Cl-® 4AgCl+4e-,。

對于每個氧分子,,陰極放出4個電子,反電極接受電子,,形成電流,,電流的大小與被測 圖1 pH測量電極(左)和參比電極(右)的結(jié)構(gòu) 圖2 三電極COS溶氧傳感器結(jié)構(gòu)圖 污水的氧分壓成正比,該信號連同傳感器上熱電阻測出的溫度信號被送入變送器,,利用傳感器中存儲的含氧量和氧分壓,、溫度之間的關(guān)系曲線計算出水中的含氧量,然后轉(zhuǎn)化成標(biāo)準(zhǔn)信號輸出,。參比電極的功能是確定陰極電位,。 COS 4溶氧傳感器的響應(yīng)時間為:3分鐘后達到終測量值的90%,9分鐘后達到終測量值的99%,;低流速要求為0.5cm/s,。

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