การทำงานของเครื่องวัดค่า pH และเครื่องวิเคราะห์ออกซิเจนละลายน้ำ
1. หลักการทำงานของเครื่องวัดค่า pH
ค่า pH ของน้ำขึ้นอยู่กับปริมาณของสารที่ละลาย ดังนั้นค่า pH จึงสามารถบ่งบอกถึงการเปลี่ยนแปลงของคุณภาพน้ำได้อย่างละเอียดอ่อน การเปลี่ยนแปลงค่า pH มีผลกระทบอย่างมากต่อการสืบพันธุ์และการอยู่รอดของสิ่งมีชีวิต ในเวลาเดียวกัน ยังส่งผลร้ายแรงต่อชีวเคมีของตะกอนเร่งซึ่งส่งผลต่อผลการบำบัด โดยทั่วไปค่า pH ของน้ำเสียจะถูกควบคุมระหว่าง 6.5 ถึง 7 น้ำมีความเป็นกลางทางเคมี และโมเลกุลของน้ำบางชนิดจะสลายตัวตามธรรมชาติตามสูตรต่อไปนี้: H2O=H++OH- กล่าวคือ กลายเป็นไฮโดรเจน ไอออนและไฮดรอกไซด์ไอออน ในสารละลายที่เป็นกลาง ความเข้มข้นของไฮโดรเจนไอออน H+ และไฮดรอกไซด์ไอออน OH- มีค่าทั้งคู่ 10-7โมล/ลิตร และค่า pH เป็นลบของลอการิทึมฐาน 10 ของความเข้มข้นของไฮโดรเจนไอออน: pH{{11} }log เป็นกลางมาก ค่า pH ของสารละลายเท่ากับ 7 หากมีไอออนไฮโดรเจนมากเกินไป ค่า pH จะน้อยกว่า 7 และสารละลายมีสภาพเป็นกรด ในทางกลับกัน ถ้ามีไฮดรอกไซด์ไอออนมากเกินไป สารละลายจะเป็นด่าง
โดยทั่วไปค่า pH จะวัดด้วยวิธีโพเทนชิโอเมตริก อิเล็กโทรดอ้างอิงที่มีศักยภาพคงที่และอิเล็กโทรดวัดมักจะใช้เพื่อสร้างเซลล์ปฐมภูมิ แรงเคลื่อนไฟฟ้าของเซลล์ปฐมภูมิขึ้นอยู่กับความเข้มข้นของไฮโดรเจนไอออนและค่า pH ของสารละลาย โรงงานแห่งนี้ใช้เซ็นเซอร์ pH และเครื่องส่ง pH มีหัววัดแก้วพิเศษที่ไวต่อ pH บนอิเล็กโทรดการวัด มันทำจากกระจกชนิดพิเศษที่สามารถนำไฟฟ้าและซึมผ่านไอออนไฮโดรเจนได้ มีลักษณะของความแม่นยำในการวัดสูงและประสิทธิภาพการป้องกันสัญญาณรบกวนที่ดี เมื่อหัววัดแก้วสัมผัสกับไฮโดรเจนไอออน จะเกิดศักย์ไฟฟ้า วัดศักยภาพโดยใช้อิเล็กโทรดอ้างอิงลวดเงินที่แขวนอยู่ในสารละลายซิลเวอร์คลอไรด์ ค่า pH ที่ต่างกันจะสร้างศักย์ไฟฟ้าที่แตกต่างกัน ซึ่งจะถูกแปลงเป็นเอาต์พุต 4-20mA มาตรฐานผ่านตัวส่งสัญญาณ
2. หลักการทำงานของเครื่องวิเคราะห์ออกซิเจนละลายน้ำ
ปริมาณออกซิเจนในน้ำสามารถระบุระดับการทำให้น้ำบริสุทธิ์ได้อย่างสมบูรณ์ สำหรับโรงบำบัดทางชีวภาพที่ใช้แอคทิเวเตดสลัดจ์ จำเป็นอย่างยิ่งที่จะต้องเข้าใจปริมาณออกซิเจนของถังเติมอากาศและคูออกซิเดชั่น ออกซิเจนที่ละลายในน้ำที่เพิ่มขึ้นจะส่งเสริมกิจกรรมทางชีวภาพนอกเหนือจากจุลินทรีย์แบบไม่ใช้ออกซิเจน ดังนั้นจึงสามารถกำจัดสารระเหยได้และไอออนที่ถูกออกซิไดซ์ตามธรรมชาติจะทำให้น้ำเสียบริสุทธิ์ได้อย่างง่ายดาย มีวิธีหลักสามวิธีในการวัดปริมาณออกซิเจน: การวัดการวิเคราะห์สีและการวิเคราะห์ทางเคมีอัตโนมัติ การวัดวิธีพาราแมกเนติก และการวัดวิธีเคมีไฟฟ้า โดยทั่วไปปริมาณออกซิเจนที่ละลายในน้ำจะวัดโดยใช้วิธีเคมีไฟฟ้า
ออกซิเจนสามารถละลายได้ในน้ำ และความสามารถในการละลายของมันขึ้นอยู่กับอุณหภูมิ ความดันรวมที่ผิวน้ำ ความดันบางส่วน และเกลือที่ละลายในน้ำ ยิ่งความดันบรรยากาศสูง ความสามารถของน้ำในการละลายออกซิเจนก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น ความสัมพันธ์ถูกกำหนดโดยกฎของเฮนรี่และกฎของดาลตัน กฎของเฮนรี่ถือว่าความสามารถในการละลายของก๊าซนั้นแปรผันตามความดันย่อยของมัน
ยกตัวอย่างเซ็นเซอร์ตรวจวัดออกซิเจน อิเล็กโทรดประกอบด้วยแคโทด (โดยทั่วไปทำจากทองและแพลทินัม) อิเล็กโทรดเคาน์เตอร์ที่มีกระแส (เงิน) และอิเล็กโทรดอ้างอิงที่ไม่มีกระแส (เงิน) อิเล็กโทรดถูกแช่อยู่ในอิเล็กโทรไลต์ เช่น KCl, KOH เซ็นเซอร์ถูกบังด้วยไดอะแฟรม ซึ่งจะแยกอิเล็กโทรดและอิเล็กโทรไลต์ออกจากของเหลวที่กำลังวัด จึงเป็นการปกป้องเซ็นเซอร์ ป้องกันไม่ให้อิเล็กโทรไลต์หลุดออกไป และป้องกันการบุกรุกจากสิ่งแปลกปลอม สารที่อาจทำให้เกิดการปนเปื้อนและเป็นพิษ แรงดันไฟฟ้าโพลาไรซ์ถูกใช้ระหว่างอิเล็กโทรดตัวนับและแคโทด หากองค์ประกอบการวัดถูกจุ่มลงในน้ำที่มีออกซิเจนละลายน้ำ ออกซิเจนจะแพร่กระจายผ่านตัวแยก และโมเลกุลออกซิเจนที่อยู่บนแคโทด (อิเล็กตรอนส่วนเกิน) จะถูกรีดิวซ์เป็นไอออนไฮดรอกไซด์: O{{0}}H2O{ {2}}e-® 4OH- ซิลเวอร์คลอไรด์ที่เทียบเท่าทางเคมีไฟฟ้าจะถูกตกตะกอนบนอิเล็กโทรดเคาน์เตอร์ (การขาดอิเล็กตรอน): 4Ag+4Cl-® 4AgCl+4e- สำหรับแต่ละโมเลกุลของออกซิเจน แคโทดจะปล่อยอิเล็กตรอน 4 ตัว และอิเล็กโทรดตัวนับจะรับอิเล็กตรอนเพื่อสร้างกระแส ขนาดของกระแสเป็นสัดส่วนกับความดันย่อยของออกซิเจนของน้ำเสียที่วัดได้ สัญญาณนี้พร้อมกับสัญญาณอุณหภูมิที่วัดโดยตัวต้านทานความร้อนบนเซ็นเซอร์จะถูกส่งไปยังหม้อแปลงไฟฟ้า เครื่องส่งสัญญาณใช้กราฟความสัมพันธ์ระหว่างปริมาณออกซิเจน ความดันย่อยของออกซิเจน และอุณหภูมิที่เก็บไว้ในเซ็นเซอร์เพื่อคำนวณปริมาณออกซิเจนในน้ำ จากนั้นแปลงเป็นเอาต์พุตสัญญาณมาตรฐาน หน้าที่ของอิเล็กโทรดอ้างอิงคือการกำหนดศักย์แคโทด เวลาตอบสนองของเซ็นเซอร์วัดออกซิเจนละลายน้ำคือ: ถึง 90% ของค่าการวัดสุดท้ายหลังจาก 3 นาที และถึง 99% ของค่าการวัดสุดท้ายหลังจาก 9 นาที ข้อกำหนดอัตราการไหลต่ำคือ 0.5 ซม./วินาที
