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水質(zhì)分析儀器的工作原理與特點(diǎn)
水質(zhì)分析儀器的工作原理與特點(diǎn)
污水處理廠使用的分析儀有兩種：pH計(jì)和溶氧分析儀,。
1,、pH計(jì)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(duì)生物的繁殖和生存有很大影響,，同時(shí)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(duì)數(shù)的負(fù)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(cè)量，通常用一個(gè)恒定電位的參比電極和測(cè)量電極組成一個(gè)原電池,，原電池電動(dòng)勢(shì)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(cè)量電極上有特殊的對(duì)pH反應(yīng)靈敏的玻璃探頭,，它是由能導(dǎo)電、能滲透氫離子的特殊玻璃制成,，具有測(cè)量精度高,、抗干擾性好等特點(diǎn)。當(dāng)玻璃探頭和氫離子接觸時(shí),，就產(chǎn)生電位,。電位是通過懸吊在氯化銀溶液中的銀絲對(duì)照參比電極測(cè)到的。pH值不同,，對(duì)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。
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(duì)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非常重要，污水中溶氧增加,，會(huì)促進(jìn)除厭氧微生物以外的生物活動(dòng),，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(cè)定氧含量主要有三種方法：自動(dòng)比色分析和化學(xué)分析測(cè)量,，順磁法測(cè)量，電化學(xué)法測(cè)量,。水中溶氧量一般采用電化學(xué)法測(cè)量,。該廠采用了COS4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(rèn)為氣體的溶解度與其分壓成正比,。
以COS4氧量測(cè)量傳感器為例，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(cè)量的液體分開，因此保護(hù)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。
相反電極和陰極之間施加極化電壓,，假如測(cè)量元件浸入在有溶解氧的水中,，氧會(huì)通過隔膜擴(kuò)散,，出現(xiàn)在陰極上（電子過剩）的氧分子就會(huì)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(duì)于每個(gè)氧分子,，陰極放出4個(gè)電子,，反電極接受電子，形成電流,，電流的大小與被測(cè)同污水的氧分壓成正比,，該信號(hào)連同傳感器上熱電阻測(cè)出的溫度信號(hào)被送入變送器，利用傳感器中存儲(chǔ)的含氧量和氧分壓、溫度之間的關(guān)系曲線計(jì)算出水中的含氧量,，然后轉(zhuǎn)化成標(biāo)準(zhǔn)信號(hào)輸出,。
參比電極的功能是確定陰極電位。COS4溶氧傳感器的響應(yīng)時(shí)間為：3分鐘后達(dá)到終測(cè)量值的90%,，9分鐘后達(dá)到終測(cè)量值的99%,；流速要求為0.5cm/s。
3,、 pH計(jì)的特點(diǎn)
pH電極上的玻璃隨著時(shí)間推移會(huì)逐漸老化,，梯度（單位pH值變化所引起的電極輸出電位的變化值）惡化，花費(fèi)較長時(shí)間才能達(dá)到穩(wěn)定電位,。
一般電極的使用壽命,，可達(dá)兩年。另外,，溫度對(duì)老化也有較大影響,，100℃下貯存幾周的老化程度相當(dāng)于室溫下貯存一年的老化程度。pH計(jì)具有高精度,、高可靠性,、安裝及維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)對(duì)污染也較敏感,，需要經(jīng)常標(biāo)定,，一般每隔一個(gè)到一個(gè)半月標(biāo)定一次，每兩年更換一次電極,。
4,、溶氧儀的特點(diǎn)
溶氧儀具有安裝方便，標(biāo)定周期長（3～4個(gè)月）,，對(duì)其他物質(zhì)不敏感等特點(diǎn),，并且能監(jiān)測(cè)隔膜和探頭內(nèi)電解質(zhì)的使用情況，一般每一至三年更換一次電解質(zhì)和隔膜,。
COM252型溶氧變送器屬智能化儀表,，帶有HART或Profibus通訊協(xié)議，還具有自診斷功能,，當(dāng)發(fā)生故障時(shí),，會(huì)顯示故障代碼，提示維護(hù)人員故障所在,，通過查維護(hù)手冊(cè)找出解決故障的辦法,，大大降低了維護(hù)時(shí)間和工作量。
水質(zhì)分析儀器的工作原理與特點(diǎn)
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