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pH計(jì)和溶氧分析儀的原理及特點(diǎn)

放大字體  縮小字體 發(fā)布日期:2010-12-10  來(lái)源:丁香通
核心提示:pH計(jì)和溶氧分析儀的原理及特點(diǎn)

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(guò)量的氫離子,則pH值小于7,溶液呈酸性;反之,氫氧根離子過(guò)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(guò)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(guò)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(lái)說(shuō),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(wú)電流的參比電極(銀)組成,電極浸沒(méi)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(kāi),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(lái)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(guò)隔膜擴(kuò)散,出現(xiàn)在陰極上(電子過(guò)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)到最終測(cè)量值的90%,9分鐘后達(dá)到最終測(cè)量值的99%;最低流速要求為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(zhǎng)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?jī)赡旮鼡Q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(zhǎng)(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(guò)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。
 

編輯:songjiajie2010

 
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關(guān)鍵詞: pH計(jì) 溶氧分析儀
 

 
 
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