تشغيل أجهزة قياس الأس الهيدروجيني وأجهزة تحليل الأكسجين المذاب
1. مبدأ عمل مقياس الرقم الهيدروجيني
تعتمد قيمة الرقم الهيدروجيني للمياه على كمية المواد الذائبة، وبالتالي فإن قيمة الرقم الهيدروجيني يمكن أن تشير بحساسية إلى التغيرات في نوعية المياه. التغيرات في قيمة الرقم الهيدروجيني لها تأثير كبير على تكاثر الكائنات الحية وبقائها. وفي الوقت نفسه، فإنها تؤثر أيضًا بشكل خطير على الكيمياء الحيوية للحمأة المنشطة، مما يؤثر على تأثير العلاج. يتم التحكم في قيمة الرقم الهيدروجيني لمياه الصرف الصحي عمومًا بين 6.5 و7. الماء متعادل كيميائيًا، وتتحلل بعض جزيئات الماء تلقائيًا وفقًا للصيغة التالية: H2O=H++OH-، أي إلى هيدروجين الأيونات وأيونات الهيدروكسيد. في المحلول المتعادل، تكون تركيزات أيونات الهيدروجين H+ وأيونات الهيدروكسيد OH- كلاهما 10-7مول/لتر، وقيمة الرقم الهيدروجيني هي سالبة اللوغاريتم الأساسي 10 لتركيز أيون الهيدروجين: pH{{11} }log، محايد جدًا قيمة الرقم الهيدروجيني للمحلول تساوي 7. إذا كان هناك أيونات هيدروجين زائدة، تكون قيمة الرقم الهيدروجيني أقل من 7 ويكون المحلول حامضيًا؛ وعلى العكس من ذلك، إذا كان هناك أيونات هيدروكسيد زائدة، يكون المحلول قلويًا.
عادة ما يتم قياس قيمة الرقم الهيدروجيني بطريقة قياس الجهد. عادة ما يتم استخدام قطب مرجعي ذو جهد ثابت وقطب قياس لتشكيل خلية أولية. تعتمد القوة الدافعة الكهربائية للخلية الأولية على تركيز أيونات الهيدروجين ودرجة الحموضة للمحلول. يستخدم المصنع أجهزة استشعار الأس الهيدروجيني وأجهزة إرسال الأس الهيدروجيني. يوجد مسبار زجاجي خاص حساس لدرجة الحموضة على قطب القياس. وهي مصنوعة من زجاج خاص يمكنه توصيل الكهرباء وتخلل أيونات الهيدروجين. يتميز بخصائص دقة القياس العالية والأداء الجيد ضد التداخل. عندما يتلامس المسبار الزجاجي مع أيونات الهيدروجين، يتم توليد جهد كهربائي. يتم قياس الجهد باستخدام قطب مرجعي من سلك الفضة معلق في محلول كلوريد الفضة. تنتج قيم الأس الهيدروجيني المختلفة إمكانات مختلفة، والتي يتم تحويلها إلى خرج قياسي 4-20 مللي أمبير من خلال جهاز إرسال.
2. مبدأ عمل محلل الأكسجين المذاب
يمكن أن يشير محتوى الأكسجين في الماء بشكل كامل إلى درجة التنقية الذاتية للمياه. بالنسبة لمحطات المعالجة البيولوجية التي تستخدم الحمأة المنشطة، من المهم جدًا فهم محتوى الأكسجين في خزانات التهوية وخنادق الأكسدة. إن زيادة الأكسجين المذاب في مياه الصرف الصحي ستعزز الأنشطة البيولوجية بخلاف الكائنات الحية الدقيقة اللاهوائية، وبالتالي إزالة المواد المتطايرة وتنقية الأيونات المؤكسدة طبيعيًا بسهولة مياه الصرف الصحي. هناك ثلاث طرق رئيسية لقياس محتوى الأكسجين: التحليل اللوني التلقائي وقياس التحليل الكيميائي، وقياس الطريقة المغناطيسية، وقياس الطريقة الكهروكيميائية. يتم قياس كمية الأكسجين المذاب في الماء بشكل عام باستخدام الطرق الكهروكيميائية.
الأكسجين قابل للذوبان في الماء، وتعتمد قابليته للذوبان على درجة الحرارة، والضغط الكلي على سطح الماء، والضغط الجزئي، والأملاح الذائبة في الماء. كلما ارتفع الضغط الجوي، زادت قدرة الماء على إذابة الأكسجين. يتم تحديد العلاقة من خلال قانون هنري وقانون دالتون. ينص قانون هنري على أن ذوبان الغاز يتناسب طرديا مع ضغطه الجزئي.
بأخذ مستشعر قياس الأكسجين كمثال، يتكون القطب الكهربائي من كاثود (يصنع عادة من الذهب والبلاتين)، وقطب مضاد بتيار (فضي)، وقطب مرجعي بدون تيار (فضي). يتم غمر القطب الكهربائي في إلكتروليت مثل KCl، KOH، ويتم تغطية المستشعر بغشاء يفصل القطب والإلكتروليت عن السائل الذي يتم قياسه، وبالتالي حماية المستشعر، ومنع الإلكتروليت من الهروب، ومنع دخول الأجسام الغريبة. المواد التي قد تسبب التلوث والتسمم. يتم تطبيق جهد الاستقطاب بين القطب المضاد والكاثود. إذا تم غمر عنصر القياس في الماء مع الأكسجين المذاب، فسوف ينتشر الأكسجين عبر الفاصل، وسيتم تقليل جزيئات الأكسجين الموجودة على الكاثود (الإلكترونات الزائدة) إلى أيونات هيدروكسيد: O{{0}}H2O{ {2}}e-® 4OH-. يتم ترسيب المكافئ الكهروكيميائي لكلوريد الفضة على القطب العداد (نقص الإلكترون): 4Ag+4Cl-® 4AgCl+4e-. لكل جزيء أكسجين، يصدر الكاثود 4 إلكترونات، ويستقبل القطب المضاد الإلكترونات لتكوين تيار. يتناسب حجم التيار مع الضغط الجزئي للأكسجين لمياه الصرف الصحي المقاسة. يتم إرسال هذه الإشارة، مع إشارة درجة الحرارة المقاسة بواسطة المقاومة الحرارية الموجودة على المستشعر، إلى المحول. يستخدم جهاز الإرسال منحنى العلاقة بين محتوى الأكسجين والضغط الجزئي للأكسجين ودرجة الحرارة المخزنة في المستشعر لحساب محتوى الأكسجين في الماء، ثم يحوله إلى مخرج إشارة قياسي. وظيفة القطب المرجعي هي تحديد جهد الكاثود. وقت استجابة مستشعر الأكسجين المذاب هو: يتم الوصول إلى 90% من قيمة القياس النهائية بعد 3 دقائق، ويتم الوصول إلى 99% من قيمة القياس النهائية بعد 9 دقائق؛ متطلبات معدل التدفق المنخفض هي 0.5 سم / ثانية.
