كيفية تطبيق مقياس الأس الهيدروجيني ومقياس الأكسجين المذاب في معالجة مياه الصرف الصحي
1 كيف يعمل مقياس الأس الهيدروجيني
يمكن التعبير عن الرقم الهيدروجيني لأي محلول من حيث تركيز أيون الهيدروجين. نظرًا لتأثير تأين الماء نفسه ، يحتوي كل لتر من الماء النقي على 10-7 جرام من [H plus] عند 22 درجة مئوية ، والوزن الذري والتكافؤ الذري للهيدروجين هما 1 ، لذلك كل لتر من الماء النقي يحتوي على 10-7 جرام مكافئ لـ [H plus]] ، لأنه يتم إنتاج [H plus] في الماء النقي نتيجة لتفكك جزيئات الماء نفسها ، أي:
H2O=H plus OH-
الماء النقي محايد ، أي أن تركيزات الأيونات متساوية ، [H زائد]=[OH-] ، منتجها ثابت درجة حرارة ، يسمى منتج أيون K ماء.
K water=[H plus] [OH -] =10-7 * 10-7=10-14
تنطبق الصيغة أعلاه على أي محلول حمضي قاعدي ، أي محلول مائي ، يكون فيه منتج [H plus] [OH-] مساويًا لـ 10-14. على سبيل المثال ، في بعض المحاليل المائية [H plus] =10-3 ، إذن [OH-] يجب أن تكون 10-11 ، لذلك بالنسبة لأي نوع من المحلول المائي ، طالما أن [H plus] معروفًا ، إذن [ من السهل الحصول على OH- ، وعادة ما يتم تحديد الرقم الهيدروجيني من خلال القيمة السالبة للوغاريتم الشائع لتركيز أيون الهيدروجين ، معبرًا عنها على النحو التالي: pH =- lg [H plus] ،
لذا فإن الرقم الهيدروجيني لمحلول متعادل يساوي 7. إذا كان هناك فائض من أيونات الهيدروجين ، فإن قيمة الرقم الهيدروجيني أقل من 7 ، ويكون المحلول حامضيًا ؛ خلاف ذلك ، يكون المحلول قلويًا إذا كان هناك فائض من أيونات الهيدروكسيد.
تعتمد قيمة الأس الهيدروجيني على كمية المواد المذابة ، لذلك يمكن أن تشير قيمة الأس الهيدروجيني بحساسية إلى تغيير جودة المياه. إن تغيير قيمة الأس الهيدروجيني له تأثير كبير على تكاثر الكائنات الحية وبقائها ، كما يؤثر بشكل خطير على الوظيفة الكيميائية الحيوية للحمأة المنشطة ، مما يؤثر على تأثير العلاج. يتم التحكم في قيمة الرقم الهيدروجيني لمياه الصرف الصحي بشكل عام بين 6.5 و 7.
تُقاس قيمة الأس الهيدروجيني عادةً بطريقة قياس الجهد. يشيع استخدام قطب مرجعي ثابت الجهد وقطب قياس لتشكيل بطارية أولية. تعتمد القوة الدافعة الكهربائية للبطارية الأولية على تركيز أيونات الهيدروجين وتعتمد أيضًا على الرقم الهيدروجيني للمحلول. اكتب مقياس الحموضة. قطب القياس للأداة يعتمد قطبًا زجاجيًا خاصًا حساسًا للأس الهيدروجيني ، والذي يتميز بخصائص دقة القياس العالية ومقاومة التداخل الجيدة. عندما يتم غمرها في المحلول المراد اختباره ، يتم موازنة أيونات الهيدروجين في المحلول المراد اختباره مع أيونات الهيدروجين في طبقة الترطيب على سطح لمبة القطب ، وفي نفس الوقت ، المحلول داخل وخارج المصباح الكهربائي. ينتج عن المصباح الزجاجي وطبقة الترطيب الموجودة على الجدار الداخلي لمصباح الإلكترود فرق جهد ، ويمتلئ القطب الزجاجي من الداخل بمحلول عازل بقيمة أس هيدروجيني ثابتة ، ويغمر القطب الخارج في المحلول الداخلي تشكل نصف خلية ، ويتم إدخال نصف الخلية المتكونة عن طريق غمر قطب الكالوميل في محلول كلوريد البوتاسيوم المشبع في وقت واحد في المحول للقياس. تتوافق قيم الأس الهيدروجيني المختلفة مع الإمكانات المختلفة ، والتي يتم تحويلها إلى إخراج قياسي 4-20 مللي أمبير عبر جهاز الإرسال.
2 مبدأ عمل محلل الأكسجين المذاب
يمكن أن يُظهر محتوى الأكسجين في الماء تمامًا درجة التنقية الذاتية للمياه. بالنسبة لمحطات المعالجة البيولوجية التي تستخدم الحمأة المنشطة ، من المهم جدًا معرفة محتوى الأكسجين في خزان التهوية. ستعمل زيادة الأكسجين المذاب في مياه الصرف الصحي على تعزيز الأنشطة البيولوجية بخلاف الكائنات الحية الدقيقة اللاهوائية ، وبالتالي إزالة المواد المتطايرة والمواد المعرضة لأيونات الأكسدة الطبيعية لتنقية مياه الصرف الصحي.
هناك ثلاث طرق رئيسية لتحديد محتوى الأكسجين: التحليل اللوني التلقائي وقياس التحليل الكيميائي ، وقياس الطريقة المغناطيسية ، وقياس الطريقة الكهروكيميائية. يتم قياس كمية الأكسجين المذاب في الماء بشكل عام بالطريقة الكهروكيميائية.
يمكن أن يذوب الأكسجين في الماء ، وتعتمد القابلية للذوبان على درجة الحرارة والضغط الكلي لسطح الماء والضغط الجزئي والأملاح الذائبة في الماء. كلما زاد الضغط الجوي ، زادت قدرة الماء على إذابة الأكسجين. العلاقة يحددها قانون هنري وقانون دالتون. ينص قانون هنري على أن قابلية ذوبان الغاز تتناسب طرديا مع ضغطه الجزئي.
يتكون مستشعر قياس الأكسجين من كاثود (عادة ما يكون مصنوعًا من الذهب والبلاتين) ، وقطب كهربائي مضاد للتيار (فضي) ، وقطب مرجعي خالٍ من التيار (فضي). يتم غمر الأقطاب الكهربائية في إلكتروليتات مثل KCl و KOH ، ويتم تغطية المستشعر بغشاء. يفصل الطلاء الأقطاب الكهربائية والإلكتروليت عن السائل المراد قياسه ، ويمكن للغاز المذاب فقط أن يخترق الطلاء ، وبالتالي حماية المستشعر ، ومنع الإلكتروليت من الهروب ، ومنع تسرب المواد الغريبة من التسبب في التلوث والتسمم.
يتم تطبيق جهد استقطاب بين قطب العداد والكاثود. إذا كانت خلية القياس مغمورة في الماء مع الأكسجين المذاب ، ينتشر الأكسجين عبر الحجاب الحاجز ويتم تقليل جزيئات الأكسجين الموجودة على الكاثود (فائض الإلكترونات) إلى أيونات هيدروكسيد [OH-]. يترسب المكافئ الكهروكيميائي لكلوريد الفضة على قطب العداد (نقص الإلكترون). لكل جزيء أكسجين ، يصدر الكاثود 4 إلكترونات ، ويقبل القطب المضاد الإلكترونات لتكوين تيار: 4Ag زائد 4Cl -=4 AgCl زائد 4e-.
يتناسب حجم التيار مع الضغط الجزئي للأكسجين في مياه الصرف الصحي المقاسة. يتم إرسال الإشارة إلى جهاز الإرسال مع إشارة درجة الحرارة المقاسة بالمقاومة الحرارية على المستشعر. يحسب منحنى العلاقة محتوى الأكسجين في الماء ، ثم يحوله إلى خرج إشارة قياسي. وظيفة القطب المرجعي هي تحديد الجهد الكاثودي.
3. خصائص مقياس الأس الهيدروجيني
سوف يتقدم الزجاج الموجود على قطب الأس الهيدروجيني تدريجياً بمرور الوقت ، وسوف يتدهور التدرج (التغيير في جهد خرج القطب الناجم عن تغير وحدة الأس الهيدروجيني) ، وسيستغرق الأمر وقتًا طويلاً للوصول إلى إمكانات مستقرة. يمكن أن تصل مدة خدمة الأقطاب الكهربائية العامة إلى عامين. بالإضافة إلى ذلك ، فإن درجة الحرارة لها تأثير كبير على الشيخوخة. تعادل درجة تقادم التخزين عند 100 درجة لعدة أسابيع درجة تقادم التخزين في درجة حرارة الغرفة لمدة عام واحد.
يتميز مقياس الأس الهيدروجيني بمزايا القياس الدقيق والموثوقية العالية والتركيب والصيانة المريحة. كما أنها حساسة للتلوث وتتطلب معايرة متكررة. بشكل عام ، تتم معايرتها كل شهر إلى شهر ونصف ، ويتم استبدال القطب كل عامين.
4. ميزات مقياس الأكسجين المذاب
يتميز مقياس الأكسجين المذاب بخصائص التركيب السهل ، وفترة المعايرة الطويلة (3 ~ 4 أشهر) ، وعدم الحساسية للمواد الأخرى ، وما إلى ذلك ، ويمكنه مراقبة استخدام المنحل بالكهرباء في الغشاء والمسبار. بشكل عام ، يجب استبدال المنحل بالكهرباء والغشاء كل سنة إلى ثلاث سنوات. .
