pH計和溶氧分析儀的原理及特點

        一、pH計的工作原理
??水的pH值取決于溶解物質(zhì)的量，因此pH值可以靈敏地指示水質(zhì)的變化。 pH值的變化對生物的繁殖和生存影響很大，也嚴(yán)重影響活性污泥的生化效果，即處理效果。污水的pH值一般控制在6.5-7之間。水是化學(xué)中性的，部分水分子按下列公式自發(fā)分解：H2O=H++OH-，即分解為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-的濃度均為10～7mol/l，pH值為以10為底的氫離子濃度的負(fù)對數(shù)：pH=-log，所以中性 溶液的pH值等于7。如果氫離子過量，則pH值小于7，溶液呈酸性；相反，如果氫氧根離子過量，則溶液呈堿性。
?? pH值通常采用電位法測量。原電池通常由恒電位參考電極和測量電極組成。原電池的電動勢取決于氫離子的濃度和溶液的 pH 值。該工廠使用 CPS11 型 pH 傳感器和 CPM151 型 pH 變送器。測量電極上有一個對 pH 值敏感的特殊玻璃探頭。它是由能導(dǎo)電并能穿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。當(dāng)玻璃探針與氫離子接觸時，會產(chǎn)生電位。電位由懸浮在氯化銀溶液中的銀線控制參比電極測量。 pH值不同，對應(yīng)的電位不同，由變送器轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的4-20mA輸出。
?? 2、溶解氧分析儀的工作原理
??水中的含氧量可以充分顯示水的自凈程度。對于使用活性污泥的生物處理廠，了解曝氣池和氧化溝的含氧量非常重要。污水中溶解氧的增加，會促進厭氧微生物以外的生物活動，從而去除揮發(fā)性物質(zhì)，容易自然氧化離子凈化污水。
??測定氧含量的方法主要有三種：自動比色分析和化學(xué)分析測量、順磁測量和電化學(xué)測量。水中溶解氧的量一般用電化學(xué)方法測量。工廠采用COS4型溶解氧傳感器和COM252型溶解氧變送器。
??氧氣易溶于水，其溶解度取決于溫度、水面總壓、分壓和水中溶解的鹽分。大氣壓越高，水溶解氧氣的能力就越大。關(guān)系由亨利（Henry 定律和道爾頓定律決定了亨利定律認(rèn)為氣體的溶解度與其分壓成正比。
??以COS4氧氣測量傳感器為例。電極由陰極（通常由金和鉑制成）、載流對電極（銀）和無電流參比電極（銀）組成。將電極浸入電解液中，例如 In KCl 和 KOH，傳感器上覆蓋有隔膜。隔膜將電極和電解液與被測液體隔開，從而保護傳感器，可防止電解液逸出，以及可能造成污染和中毒的異物侵入。
??在對電極和陰極之間施加極化電壓。如果將測量元件浸入溶解有氧氣的水中，氧氣會通過隔膜擴散，陰極上出現(xiàn)的氧分子（多余的電子）會被還原成氫氧根離子：
?? O2+2H2O+4e-® 4OH-。
??氯化銀的電化學(xué)當(dāng)量沉積在對電極上（電子不足）：4Ag+4Cl-® 4AgCl+4e-。對于每個氧分子，陰極發(fā)射 4 個電子，反電極接受電子形成電流。電流的大小與污水的氧分壓成正比。該信號與由傳感器上的熱阻測量的溫度信號一起發(fā)送。變送器利用傳感器中存儲的氧含量、氧分壓和溫度之間的關(guān)系曲線，計算出水中的氧含量，然后轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)信號輸出。參比電極的作用是確定陰極電位。 COS4溶解氧傳感器的響應(yīng)時間為：3分鐘后為最終測量值的90%，9分鐘后為最終測量值的99%；最小流速要求為 0.5cm/s。
??三、pH計的特點
??pH電極上的玻璃會隨著時間的推移逐漸老化，梯度（單位pH變化引起的電極輸出電位的變化）會變差，需要很長時間才能達(dá)到穩(wěn)定的電位。一般電極的使用壽命可達(dá)兩年。此外，溫度對老化也有較大影響。在 100°C 下儲存數(shù)周的老化程度相當(dāng)于在室溫下儲存一年的老化程度。 pH計具有精度高、可靠性高、安裝維護方便等優(yōu)點，同時對污染也很敏感。它需要經(jīng)常校準(zhǔn)。一般每隔一到一個半月校準(zhǔn)一次，每兩年更換一次電極。
?? 4、溶解氧儀的特點
??溶解氧儀具有安裝方便、校準(zhǔn)周期長（3～4個月）、對其他物質(zhì)不敏感、可監(jiān)測隔膜和探頭中電解液的使用情況等特點。一到三年更換一次電解液和隔膜。
?? COM252溶解氧變送器是一種采用HART或Profibus通訊協(xié)議的智能儀表。它還具有自診斷功能。當(dāng)發(fā)生故障時，會顯示故障代碼，并提醒維修人員故障所在。通過查看維修手冊找出解決方法 故障方法大大減少了維修時間和工作量。