Funcionamiento de medidores de pH y analizadores de oxígeno disuelto.
1. Principio de funcionamiento del medidor de pH
El valor del pH del agua depende de la cantidad de sustancias disueltas, por lo que el valor del pH puede indicar de forma sensible cambios en la calidad del agua. Los cambios en el valor del pH tienen un gran impacto en la reproducción y supervivencia de los organismos. Al mismo tiempo, también afectan seriamente la bioquímica del lodo activado, lo que afecta el efecto del tratamiento. El valor del pH de las aguas residuales generalmente se controla entre 6,5 y 7. El agua es químicamente neutra y ciertas moléculas de agua se descomponen espontáneamente según la siguiente fórmula: H2O=H++OH-, es decir, en hidrógeno. iones e iones de hidróxido. En una solución neutra, las concentraciones de iones de hidrógeno H+ y de iones de hidróxido OH- son ambas 10-7mol/l, y el valor del pH es el negativo del logaritmo en base 10 de la concentración de iones de hidrógeno: pH{{11} }log, entonces neutro El valor del pH de la solución es igual a 7. Si hay exceso de iones de hidrógeno, el valor del pH es inferior a 7 y la solución es ácida; por el contrario, si hay exceso de iones hidróxido, la solución es alcalina.
El valor del pH se mide normalmente mediante el método potenciométrico. Para formar una celda primaria se suele utilizar un electrodo de referencia con potencial constante y un electrodo de medición. La fuerza electromotriz de la celda primaria depende de la concentración de iones de hidrógeno y del pH de la solución. La planta utiliza sensores de pH y transmisores de pH. En el electrodo de medición se encuentra una sonda de vidrio especial sensible al pH. Está hecho de un vidrio especial que puede conducir electricidad y permear iones de hidrógeno. Tiene las características de alta precisión de medición y buen rendimiento antiinterferente. Cuando la sonda de vidrio entra en contacto con iones de hidrógeno, se genera un potencial eléctrico. El potencial se mide utilizando un electrodo de referencia de alambre de plata suspendido en una solución de cloruro de plata. Diferentes valores de pH producen diferentes potenciales, que se convierten en salida estándar 4-20mA a través de un transmisor.
2. Principio de funcionamiento del analizador de oxígeno disuelto.
El contenido de oxígeno en el agua puede indicar plenamente el grado de autopurificación del agua. Para las plantas de tratamiento biológico que utilizan lodos activados, es muy importante conocer el contenido de oxígeno de los tanques de aireación y zanjas de oxidación. El aumento de oxígeno disuelto en las aguas residuales promoverá actividades biológicas distintas de los microorganismos anaeróbicos, eliminando así sustancias volátiles y fácilmente. Los iones oxidados naturalmente purifican las aguas residuales. Existen tres métodos principales para medir el contenido de oxígeno: análisis colorimétrico automático y medición de análisis químico, medición por método paramagnético y medición por método electroquímico. La cantidad de oxígeno disuelto en el agua generalmente se mide mediante métodos electroquímicos.
El oxígeno es soluble en agua y su solubilidad depende de la temperatura, la presión total en la superficie del agua, la presión parcial y las sales disueltas en el agua. Cuanto mayor es la presión atmosférica, mayor es la capacidad del agua para disolver el oxígeno. La relación está determinada por la ley de Henry y la ley de Dalton. La ley de Henry sostiene que la solubilidad de un gas es proporcional a su presión parcial.
Tomando como ejemplo el sensor de medición de oxígeno, el electrodo consta de un cátodo (comúnmente hecho de oro y platino), un contraelectrodo con corriente (plata) y un electrodo de referencia sin corriente (plata). El electrodo está sumergido en un electrolito como KCl, KOH, el sensor está cubierto por un diafragma que separa el electrodo y el electrolito del líquido que se está midiendo, protegiendo así el sensor, evitando que el electrolito se escape y evitando la intrusión de cuerpos extraños. Sustancias que pueden causar contaminación e intoxicación. Se aplica un voltaje polarizador entre el contraelectrodo y el cátodo. Si el elemento de medición se sumerge en agua con oxígeno disuelto, el oxígeno se difundirá a través del separador y las moléculas de oxígeno presentes en el cátodo (exceso de electrones) se reducirán a iones de hidróxido: O{{0}}H2O{ {2}}e-® 4OH-. Sobre el contraelectrodo precipita un equivalente electroquímico de cloruro de plata (deficiencia electrónica): 4Ag+4Cl-® 4AgCl+4e-. Por cada molécula de oxígeno, el cátodo emite 4 electrones y el contraelectrodo acepta los electrones para formar una corriente. El tamaño de la corriente es proporcional a la presión parcial de oxígeno de las aguas residuales medidas. Esta señal, junto con la señal de temperatura medida por la resistencia térmica del sensor, se envía al transformador. El transmisor utiliza la curva de relación entre el contenido de oxígeno, la presión parcial de oxígeno y la temperatura almacenada en el sensor para calcular el contenido de oxígeno en el agua y luego lo convierte en una salida de señal estándar. La función del electrodo de referencia es determinar el potencial catódico. El tiempo de respuesta del sensor de oxígeno disuelto es: el 90% del valor de medición final se alcanza después de 3 minutos y el 99% del valor de medición final se alcanza después de 9 minutos; el requisito de caudal bajo es de 0,5 cm/s.
