เครื่องวัดค่า pH และเครื่องวิเคราะห์ออกซิเจนละลายน้ำทำงานอย่างไร
ประการแรก หลักการทำงานของเครื่องวิเคราะห์คุณภาพน้ำ
1. หลักการทำงานของเครื่องวัดค่า pH
ค่า pH ของน้ำขึ้นอยู่กับปริมาณของสารที่ละลาย ดังนั้นค่า pH จึงสามารถบ่งบอกถึงการเปลี่ยนแปลงของคุณภาพน้ำได้ การเปลี่ยนแปลงของค่า pH มีผลกระทบอย่างมากต่อการสืบพันธุ์และการอยู่รอดของสิ่งมีชีวิต และยังส่งผลร้ายแรงต่อการทำงานทางชีวเคมีของตะกอนเร่งซึ่งก็คือผลของการบำบัด ค่า pH ของน้ำเสียโดยทั่วไปถูกควบคุมให้อยู่ระหว่าง 6.5 และ 7 น้ำมีสภาพเป็นกลางทางเคมี และโมเลกุลของน้ำบางส่วนสลายตัวตามธรรมชาติตามสูตรต่อไปนี้: H2O=H บวก บวก OH- นั่นคือสลายตัวเป็นไฮโดรเจนไอออนและ ไฮดรอกไซด์ไอออน ในสารละลายที่เป็นกลาง ความเข้มข้นของไฮโดรเจนไอออน H บวกและไฮดรอกไซด์ไอออน OH- มีค่าทั้งคู่ 10-7 โมล/ลิตร และค่า pH คือจำนวนลบของลอการิทึมของความเข้มข้นของไฮโดรเจนไอออนที่มีเบส 10: pH{ {9}}log เป็นกลางมาก ค่า pH ของสารละลายเท่ากับ 7 หากมีไฮโดรเจนไอออนมากเกินไป ค่า pH จะน้อยกว่า 7 และสารละลายนั้นมีสภาพเป็นกรด มิฉะนั้นสารละลายจะเป็นด่างหากมีไฮดรอกไซด์ไอออนมากเกินไป
ค่า pH มักจะวัดด้วยวิธีโพเทนชิโอเมตริก โดยปกติแล้ว อิเล็กโทรดอ้างอิงศักย์คงที่และอิเล็กโทรดการวัดจะใช้เพื่อสร้างเซลล์กัลวานิก แรงเคลื่อนไฟฟ้าของเซลล์กัลวานิกขึ้นอยู่กับความเข้มข้นของไฮโดรเจนไอออน และยังขึ้นอยู่กับค่า pH ของสารละลายด้วย โรงงานแห่งนี้ใช้เซ็นเซอร์วัดค่า pH และเครื่องส่งสัญญาณค่า pH มีหัววัดแบบแก้วพิเศษที่ไวต่อค่า pH บนอิเล็กโทรดสำหรับวัด ซึ่งทำจากแก้วแบบพิเศษที่สามารถนำไฟฟ้าและแทรกซึมไอออนของไฮโดรเจนได้ และมีลักษณะของการวัดค่าที่แม่นยำสูงและป้องกันการรบกวนที่ดี เมื่อหัววัดแก้วสัมผัสกับไฮโดรเจนไอออน จะเกิดศักย์ไฟฟ้าขึ้น วัดศักย์ไฟฟ้ากับอิเล็กโทรดอ้างอิงด้วยลวดเงินที่แขวนอยู่ในสารละลายซิลเวอร์คลอไรด์ หากค่า pH แตกต่างกัน ศักย์ไฟฟ้าที่สอดคล้องกันก็จะแตกต่างกันด้วย ซึ่งจะถูกแปลงเป็นเอาต์พุต 4-20mA มาตรฐานผ่านเครื่องส่งสัญญาณ
2. หลักการทำงานของเครื่องวิเคราะห์ออกซิเจนละลายน้ำ
ปริมาณออกซิเจนในน้ำสามารถแสดงระดับของการทำน้ำให้บริสุทธิ์ได้อย่างเต็มที่ สำหรับโรงบำบัดทางชีวภาพที่ใช้ตะกอนเร่ง สิ่งสำคัญคือต้องทราบปริมาณออกซิเจนของถังเติมอากาศและคูระบายน้ำออกซิเดชัน การเพิ่มออกซิเจนที่ละลายในน้ำเสียจะส่งเสริมกิจกรรมทางชีวภาพนอกเหนือจากจุลินทรีย์แบบไม่ใช้ออกซิเจน ดังนั้นจึงสามารถกำจัดสารระเหยและอำนวยความสะดวกให้ไอออนออกซิไดซ์ตามธรรมชาติทำให้น้ำเสียบริสุทธิ์ มีสามวิธีหลักในการหาปริมาณออกซิเจน: การวิเคราะห์การวัดด้วยสีอัตโนมัติและการวิเคราะห์ทางเคมี การวัดด้วยวิธีพาราแมกเนติก และการวัดด้วยวิธีเคมีไฟฟ้า ปริมาณออกซิเจนที่ละลายในน้ำโดยทั่วไปจะวัดด้วยวิธีเคมีไฟฟ้า
ออกซิเจนสามารถละลายในน้ำได้ และความสามารถในการละลายขึ้นอยู่กับอุณหภูมิ ความดันรวมของผิวน้ำ ความดันบางส่วน และเกลือที่ละลายในน้ำ ยิ่งความดันบรรยากาศสูงเท่าใด ความสามารถในการละลายน้ำของออกซิเจนก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น ความสัมพันธ์ถูกกำหนดโดยกฎของเฮนรี่และกฎของดาลตัน กฎของเฮนรี่กล่าวว่าความสามารถในการละลายของก๊าซเป็นสัดส่วนกับความดันบางส่วน
ยกตัวอย่างเซ็นเซอร์วัดออกซิเจน อิเล็กโทรดประกอบด้วยแคโทด (โดยทั่วไปทำจากทองคำและแพลทินัม) อิเล็กโทรดเคาน์เตอร์ (สีเงิน) ที่มีกระแส และอิเล็กโทรดอ้างอิง (สีเงิน) ไม่มีกระแสไฟฟ้า อิเล็กโทรดจะแช่อยู่ในอิเล็กโทรไลต์ เช่น KCl, KOH ในหมู่พวกมัน เซ็นเซอร์จะถูกครอบด้วยไดอะแฟรม ซึ่งแยกอิเล็กโทรดและอิเล็กโทรไลต์ออกจากของเหลวที่จะวัด ดังนั้น การปกป้องเซ็นเซอร์ ป้องกันไม่ให้อิเล็กโทรไลต์หลุดรอด และป้องกันไม่ให้ การบุกรุกของสิ่งแปลกปลอมที่ก่อให้เกิดการปนเปื้อนและเป็นพิษ มีการใช้แรงดันไฟฟ้าโพลาไรซ์ระหว่างอิเล็กโทรดเคาน์เตอร์และแคโทด หากเซลล์วัดแช่อยู่ในน้ำที่มีออกซิเจนละลายอยู่ ออกซิเจนจะแพร่ผ่านไดอะแฟรมและโมเลกุลของออกซิเจนที่อยู่บนแคโทด (อิเล็กตรอนส่วนเกิน) จะถูกรีดิวซ์เป็นไฮดรอกไซด์ไอออน: O2 บวก 2H2O บวก 4e-® 4OH- สารเทียบเท่าทางเคมีไฟฟ้าของซิลเวอร์คลอไรด์ตกตะกอนบนเคาน์เตอร์อิเล็กโทรด (ขาดอิเล็กตรอน): 4Ag บวก 4Cl- ® 4AgCl บวก 4e- สำหรับโมเลกุลออกซิเจนแต่ละโมเลกุล แคโทดจะปล่อยอิเล็กตรอน 4 ตัว และอิเล็กโทรดเคาน์เตอร์จะรับอิเล็กตรอนเพื่อสร้างกระแส ขนาดของกระแสเป็นสัดส่วนกับความดันออกซิเจนบางส่วนของน้ำเสียที่วัดได้ สัญญาณจะถูกส่งไปยังหม้อแปลงพร้อมกับสัญญาณอุณหภูมิที่วัดได้จากความต้านทานความร้อนบนเซ็นเซอร์ เครื่องส่งสัญญาณจะคำนวณปริมาณออกซิเจนในน้ำโดยใช้เส้นโค้งความสัมพันธ์ระหว่างปริมาณออกซิเจนที่เก็บไว้ในเซ็นเซอร์กับความดันและอุณหภูมิบางส่วนของออกซิเจน จากนั้นแปลงเป็นสัญญาณเอาต์พุตมาตรฐาน หน้าที่ของอิเล็กโทรดอ้างอิงคือการกำหนดศักย์ไฟฟ้าแคโทดิก เวลาตอบสนองของเซ็นเซอร์วัดค่าออกซิเจนที่ละลายในน้ำคือ: 90 เปอร์เซ็นต์ของค่าที่วัดได้สุดท้ายหลังจาก 3 นาที และ 99 เปอร์เซ็นต์ของค่าที่วัดได้สุดท้ายหลังจาก 9 นาที ความต้องการอัตราการไหลต่ำคือ 0.5 ซม./วินาที
