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水質(zhì)分析儀器的工作原理與特點(diǎn)
水質(zhì)分析儀器的工作原理與特點(diǎn)
污水處理廠使用的分析儀有兩種：pH計(jì)和溶氧分析儀。
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。如果有過量的氫離子，則pH值小于7，溶液呈酸性；反之，氫氧根離子過量，則溶液呈堿性。
pH值通常用電位法測量，通常用一個(gè)恒定電位的參比電極和測量電極組成一個(gè)原電池，原電池電動(dòng)勢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。
測量電極上有特殊的對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。電位是通過懸吊在氯化銀溶液中的銀絲對照參比電極測到的。pH值不同，對應(yīng)產(chǎn)生的電位也不一樣，通過變送器將其轉(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。對于使用活化污泥的生物處理廠來說，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)分析測量，順磁法測量，電化學(xué)法測量。水中溶氧量一般采用電化學(xué)法測量。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）、無電流的參比電極（銀）組成，電極浸沒在電解質(zhì)如KCl、KOH中，傳感器有隔膜覆蓋，隔膜將電極和電解質(zhì)與被測量的液體分開，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，假如測量元件浸入在有溶解氧的水中，氧會(huì)通過隔膜擴(kuò)散，出現(xiàn)在陰極上（電子過剩）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，電流的大小與被測同污水的氧分壓成正比，該信號(hào)連同傳感器上熱電阻測出的溫度信號(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)到終測量值的90%，9分鐘后達(dá)到終測量值的99%；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，每兩年更換一次電極。
4、溶氧儀的特點(diǎn)
溶氧儀具有安裝方便，標(biāo)定周期長（3～4個(gè)月），對其他物質(zhì)不敏感等特點(diǎn)，并且能監(jiān)測隔膜和探頭內(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，通過查維護(hù)手冊找出解決故障的辦法，大大降低了維護(hù)時(shí)間和工作量。
水質(zhì)分析儀器的工作原理與特點(diǎn)
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