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)換成標準的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)換成標準信號輸出。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到穩(wěn)定的電位。一般電極的使用壽命可達兩年。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。一般每隔一到一個半月校準一次，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。