Operação de medidores de pH e analisadores de oxigênio dissolvido
1. Princípio de funcionamento do medidor de pH
O valor do pH da água depende da quantidade de substâncias dissolvidas, portanto o valor do pH pode indicar com sensibilidade alterações na qualidade da água. Mudanças no valor do pH têm grande impacto na reprodução e sobrevivência dos organismos. Ao mesmo tempo, também afetam seriamente a bioquímica do lodo ativado, o que afeta o efeito do tratamento. O valor do pH do esgoto é geralmente controlado entre 6,5 e 7. A água é quimicamente neutra e certas moléculas de água se decompõem espontaneamente de acordo com a seguinte fórmula: H2O=H++OH-, ou seja, em hidrogênio íons e íons hidróxido. Em uma solução neutra, as concentrações de íons hidrogênio H+ e íons hidróxido OH- são ambos 10-7mol/l, e o valor do pH é o negativo do logaritmo de base 10 da concentração de íons hidrogênio: pH{{11} }log, tão neutro O valor do pH da solução é igual a 7. Se houver excesso de íons hidrogênio, o valor do pH é menor que 7 e a solução é ácida; inversamente, se houver excesso de íons hidróxido, a solução é alcalina.
O valor do pH é geralmente medido pelo método potenciométrico. Um eletrodo de referência com potencial constante e um eletrodo de medição são geralmente usados para formar uma célula primária. A força eletromotriz da célula primária depende da concentração de íons hidrogênio e do pH da solução. A planta usa sensores de pH e transmissores de pH. Existe uma sonda de vidro especial que é sensível ao pH no eletrodo de medição. É feito de vidro especial que pode conduzir eletricidade e permear íons de hidrogênio. Possui características de alta precisão de medição e bom desempenho anti-interferência. Quando a sonda de vidro entra em contato com íons de hidrogênio, é gerado um potencial elétrico. O potencial é medido utilizando um eletrodo de referência de fio de prata suspenso em uma solução de cloreto de prata. Diferentes valores de pH produzem potenciais diferentes, que são convertidos em saída padrão de 4-20mA através de um transmissor.
2. Princípio de funcionamento do analisador de oxigênio dissolvido
O teor de oxigênio na água pode indicar totalmente o grau de autopurificação da água. Para estações de tratamento biológico que utilizam lodo ativado, é muito importante compreender o teor de oxigênio dos tanques de aeração e valas de oxidação. O aumento do oxigênio dissolvido no esgoto promoverá outras atividades biológicas além dos microrganismos anaeróbicos, removendo assim substâncias voláteis e purificando facilmente os íons naturalmente oxidados. Existem três métodos principais para medir o conteúdo de oxigênio: análise colorimétrica automática e medição de análise química, medição por método paramagnético e medição por método eletroquímico. A quantidade de oxigênio dissolvido na água é geralmente medida usando métodos eletroquímicos.
O oxigênio é solúvel em água e sua solubilidade depende da temperatura, pressão total na superfície da água, pressão parcial e sais dissolvidos na água. Quanto maior a pressão atmosférica, maior a capacidade da água de dissolver o oxigênio. A relação é determinada pela lei de Henry e pela lei de Dalton. A lei de Henry afirma que a solubilidade de um gás é proporcional à sua pressão parcial.
Tomando como exemplo o sensor de medição de oxigênio, o eletrodo consiste em um cátodo (geralmente feito de ouro e platina), um contra-eletrodo com corrente (prata) e um eletrodo de referência sem corrente (prata). O eletrodo é imerso em um eletrólito como KCl, KOH, o sensor é coberto por um diafragma, que separa o eletrodo e o eletrólito do líquido que está sendo medido, protegendo assim o sensor, evitando que o eletrólito escape e evitando a intrusão de estranhos substâncias que possam causar contaminação e envenenamento. Uma tensão de polarização é aplicada entre o contra-eletrodo e o cátodo. Se o elemento de medição for imerso em água com oxigênio dissolvido, o oxigênio se difundirá através do separador e as moléculas de oxigênio presentes no cátodo (elétrons em excesso) serão reduzidas a íons hidróxido: O{{0}}H2O{ {2}}e-® 4OH-. Um equivalente eletroquímico de cloreto de prata é precipitado no contra-eletrodo (deficiência de elétrons): 4Ag+4Cl-® 4AgCl+4e-. Para cada molécula de oxigênio, o cátodo emite 4 elétrons e o contra-eletrodo aceita os elétrons para formar uma corrente. O tamanho da corrente é proporcional à pressão parcial de oxigênio do esgoto medido. Este sinal, juntamente com o sinal de temperatura medido pelo resistor térmico do sensor, é enviado ao transformador. O transmissor usa a curva de relação entre o teor de oxigênio, a pressão parcial de oxigênio e a temperatura armazenada no sensor para calcular o teor de oxigênio na água e, em seguida, converte-o em uma saída de sinal padrão. A função do eletrodo de referência é determinar o potencial catódico. O tempo de resposta do sensor de oxigênio dissolvido é: 90% do valor final da medição é alcançado após 3 minutos e 99% do valor final da medição é alcançado após 9 minutos; o requisito de baixa vazão é de 0,5 cm/s.
