Comment appliquer un pH-mètre et un compteur d'oxygène dissous dans le traitement des eaux usées
1 Comment fonctionne un pH-mètre
Le pH de toute solution peut être exprimé en termes de concentration en ions hydrogène. En raison de l'effet d'ionisation de l'eau elle-même, chaque litre d'eau pure contient 10-7 grammes de [H plus ] à 22 °C, et le poids atomique et la valence atomique de l'hydrogène sont tous deux de 1, donc chaque litre d'eau pure contient 10-7 grammes équivalents de [H plus ] ], car [H plus ] dans l'eau pure est produit en raison de la dissociation des molécules d'eau elles-mêmes, c'est-à-dire :
H2O=H plus plus OH-
L'eau pure est neutre, c'est-à-dire que les concentrations des deux ions sont égales, [H plus ]=[OH-], dont le produit est une constante de température constante, appelée produit ionique K eau.
Eau K=[H plus ][OH-]=10-7*10-7=10-14
La formule ci-dessus est applicable à toute solution acide-base, c'est-à-dire toute solution aqueuse, dans laquelle [H plus ][OH-] produit est égal à 10-14. Par exemple, dans une solution aqueuse [H plus ]=10-3, alors [OH-] doit être 10-11, donc pour tout type de solution aqueuse, tant que [H plus ] est connu, alors [ OH-] est facile à obtenir, généralement Le pH est défini par la valeur négative du logarithme commun de la concentration en ions hydrogène, exprimée par : pH=-lg[H plus ],
Ainsi, le pH d'une solution neutre est égal à 7. S'il y a un excès d'ions hydrogène, la valeur du pH est inférieure à 7 et la solution est acide ; sinon, la solution est alcaline s'il y a un excès d'ions hydroxyde.
La valeur du pH dépend de la quantité de substances dissoutes, de sorte que la valeur du pH peut indiquer de manière sensible le changement de la qualité de l'eau. Le changement de la valeur du pH a un grand impact sur la reproduction et la survie des organismes, et affecte également sérieusement la fonction biochimique des boues activées, ce qui affecte l'effet du traitement. La valeur du pH des eaux usées est généralement contrôlée entre 6,5 et 7.
La valeur du pH est généralement mesurée par la méthode potentiométrique. Une électrode de référence à potentiel constant et une électrode de mesure sont couramment utilisées pour former une batterie primaire. La force électromotrice de la pile primaire dépend de la concentration en ions hydrogène et dépend également du pH de la solution. Type pH-mètre plongeant. L'électrode de mesure de l'instrument adopte une électrode en verre spéciale sensible au pH, qui présente les caractéristiques d'une précision de mesure élevée et d'une bonne anti-interférence. Lorsqu'il est immergé dans la solution à tester, les ions hydrogène dans la solution à tester sont équilibrés avec les ions hydrogène dans la couche d'hydratation à la surface de l'ampoule de l'électrode, et en même temps, la solution à l'intérieur et à l'extérieur du l'ampoule en verre et la couche d'hydratation sur la paroi interne de l'ampoule de l'électrode génèrent une différence de potentiel, et l'électrode en verre L'intérieur est rempli d'une solution tampon avec une valeur de pH fixe, et l'électrode de sortie est immergée dans la solution interne pour forment une demi-cellule, et la demi-cellule formée par immersion de l'électrode au calomel dans une solution saturée de chlorure de potassium est simultanément introduite dans le convertisseur pour la mesure. Différentes valeurs de pH correspondent à différents potentiels, qui sont convertis en sortie 4-20mA standard via le transmetteur.
2 Principe de fonctionnement de l'analyseur d'oxygène dissous
La teneur en oxygène dans l'eau peut pleinement montrer le degré d'auto-purification de l'eau. Pour les stations d'épuration biologique utilisant des boues activées, il est très important de connaître la teneur en oxygène du bassin d'aération. L'augmentation de l'oxygène dissous dans les eaux usées favorisera les activités biologiques autres que les micro-organismes anaérobies, éliminant ainsi les substances volatiles et les substances sujettes aux ions d'oxydation naturels pour purifier les eaux usées.
Il existe trois méthodes principales pour déterminer la teneur en oxygène : l'analyse colorimétrique automatique et la mesure par analyse chimique, la mesure par méthode paramagnétique et la mesure par méthode électrochimique. La quantité d'oxygène dissous dans l'eau est généralement mesurée par une méthode électrochimique.
L'oxygène peut se dissoudre dans l'eau, et la solubilité dépend de la température, de la pression totale de la surface de l'eau, de la pression partielle et des sels dissous dans l'eau. Plus la pression atmosphérique est élevée, plus la capacité de l'eau à dissoudre l'oxygène est grande. La relation est déterminée par la loi de Henry et la loi de Dalton. La loi de Henry stipule que la solubilité d'un gaz est directement proportionnelle à sa pression partielle.
Le capteur de mesure d'oxygène se compose d'une cathode (généralement en or et en platine), d'une contre-électrode conductrice de courant (argent) et d'une électrode de référence sans courant (argent). Les électrodes sont immergées dans des électrolytes tels que KCl et KOH, et le capteur est recouvert d'un diaphragme. Le revêtement sépare les électrodes et l'électrolyte du liquide à mesurer, et seul le gaz dissous peut pénétrer dans le revêtement, protégeant ainsi le capteur, empêchant l'électrolyte de s'échapper et empêchant l'intrusion de substances étrangères pouvant provoquer une pollution et un empoisonnement.
Une tension de polarisation est appliquée entre la contre-électrode et la cathode. Si la cellule de mesure est immergée dans de l'eau avec de l'oxygène dissous, l'oxygène diffuse à travers le diaphragme et les molécules d'oxygène présentes sur la cathode (excès d'électrons) sont réduites en ions hydroxyde [OH-]. L'équivalent électrochimique du chlorure d'argent est précipité sur la contre-électrode (déficit électronique). Pour chaque molécule d'oxygène, la cathode émet 4 électrons et la contre-électrode accepte les électrons pour former un courant : 4Ag plus 4Cl-=4AgCl plus 4e-.
L'amplitude du courant est proportionnelle à la pression partielle d'oxygène dans les eaux usées mesurées. Le signal est envoyé au transmetteur avec le signal de température mesuré par la résistance thermique du capteur. La courbe de relation calcule la teneur en oxygène dans l'eau, puis la convertit en une sortie de signal standard. La fonction de l'électrode de référence est de déterminer le potentiel cathodique.
3. Caractéristiques du pH-mètre
Le verre de l'électrode de pH vieillira progressivement avec le temps, le gradient (le changement du potentiel de sortie de l'électrode causé par un changement de pH unitaire) se détériorera et il faudra beaucoup de temps pour atteindre un potentiel stable. La durée de vie des électrodes générales peut atteindre deux ans. De plus, la température a également une grande influence sur le vieillissement. Le degré de vieillissement de stockage à 100 degrés pendant plusieurs semaines est équivalent au degré de vieillissement de stockage à température ambiante pendant un an.
Le pH-mètre présente les avantages d'une mesure précise, d'une grande fiabilité et d'une installation et d'une maintenance pratiques. Il est également sensible à la pollution et nécessite un étalonnage fréquent. Généralement, il est calibré tous les mois à un mois et demi et l'électrode est remplacée tous les deux ans.
4. Caractéristiques du compteur d'oxygène dissous
Le compteur d'oxygène dissous a les caractéristiques d'une installation facile, d'une longue période d'étalonnage (3 à 4 mois), d'une insensibilité aux autres substances, etc., et peut surveiller l'utilisation de l'électrolyte dans la membrane et la sonde. Généralement, l'électrolyte et la membrane doivent être remplacés tous les un à trois ans. .
