作业帮水质分析仪 的原理是什么?
来源：学生作业帮助网 编辑：作业帮 时间：2024/11/27 12:10:46
水质分析仪 的原理是什么?
水质分析仪 的原理是什么?
水质分析仪 的原理是什么?
水质分析仪的工作原理
污水处理厂使用的分析仪有两种：pH计和溶氧分析仪.
pH计的工作原理
水的pH值随着所溶解的物质的多少而定,因此pH值能灵敏地指示出水质的变化情况.pH值的变化对生物的繁殖和生存有很大影响,同时还严重影响活性污泥生化作用,即影响处理效果,污水的pH值一般控制在6.5～7之间. 水在化学上是中性的,某些水分子自发地按照下式分H2O=H++OH-,即分解成氢离子和氢氧根离子.在中性溶液中,氢离子H+和氢氧根离子OH-的浓度都是10-7mol/l,pH值是氢离子浓度以10为底的对数的负数：pH=-log,因此中性溶液的pH值等于7.如果有过量的氢离子,则pH值小于7,溶液呈酸性；反之,氢氧根离子过量,则溶液呈碱性. pH值通常用电位法测量,通常用一个恒定电位的参比电极和测量电极组成一个原电池,原电池电动势的大小取决于氢离子的浓度,也取决于溶液的酸碱度.该厂采用了CPS11型pH传感器和CPM151型pH变送器.具体结构如图1所示,测量电极上有特殊的对pH反应灵敏的玻璃探头,它是由能导电、能渗透氢离子的特殊玻璃制成,具有测量精度高、抗干扰性好等特点.当玻璃探头和氢离子接触时,就产生电位.电位是通过悬吊在氯化银溶液中的银丝对照参比电极测到的.pH值不同,对应产生的电位也不一样,通过变送器将其转换成标准4～20mA输出.
溶氧分析仪的工作原理
水中的氧含量可充分显示水自净的程度.对于使用活化污泥的生物处理厂来说,了解曝气池和氧化沟的氧含量非常重要,污水中溶氧增加,会促进除厌氧微生物以外的生物活动,因而能去除挥发性物质和易于自然氧化的离子,使污水得到净化. 测定氧含量主要有三种方法：自动比色分析和化学分析测量,顺磁法测量,电化学法测量.水中溶氧量一般采用电化学法测量.麦该厂采用了COS 4型溶氧传感器和COM252型溶氧变送器. 氧能溶于水,溶解度取决于温度、水表面的总压、分压和水中溶解的盐类.大气压力越高,水溶解氧的能力就越大,其关系由亨利（Henry）定律和道尔顿（Dalton）定律确定,亨利定律认为气体的溶解度与其分压成正比. 以COS 4氧量测量传感器为例,结构如图2所示.其中的电极由阴极（常用金和铂制成）和带电流的反电极（银）、无电流的参比电极（银）组成,电极浸没在电解质如KCl、KOH中,传感器有隔膜覆盖,隔膜将电极和电解质与被测量的液体分开,因此保护了传感器,既能防止电解质逸出,又可防止外来物质的侵入而导致污染和毒化. 向反电极和阴极之间施加极化电压,假如测量元件浸入在有溶解氧的水中,氧会通过隔膜扩散,出现在阴极上（电子过剩）的氧分子就会被还原成氢氧根离子： O2+2H2O+4e-® 4OH-. 电化学当量的氯化银沉淀在反电极上（电子不足）：4Ag+4Cl-® 4AgCl+4e-. 对于每个氧分子,阴极放出4个电子,反电极接受电子,形成电流,电流的大小与被测 图1 pH测量电极（左）和参比电极（右）的结构 图2 三电极COS溶氧传感器结构图 污水的氧分压成正比,该信号连同传感器上热电阻测出的温度信号被送入变送器,利用传感器中存储的含氧量和氧分压、温度之间的关系曲线计算出水中的含氧量,然后转化成标准信号输出.参比电极的功能是确定阴极电位. COS 4溶氧传感器的响应时间为：3分钟后达到最终测量值的90%,9分钟后达到最终测量值的99%；最低流速要求为0.5cm/s.
特点
pH计的特点
pH电极上的玻璃随着时间推移会逐渐老化,梯度（单位pH值变化所引起的电极输出电位的变化值）恶化,花费较长时间才能达到稳定电位.一般电极的使用寿命,可达两年.另外,温度对老化也有较大影响,100℃下贮存几周的老化程度相当于室温下贮存一年的老化程度. pH计具有高精度、高可靠性、安装及维护方便等优点,同时对污染也较敏感,需要经常标定,一般每隔一个到一个半月标定一次,每两年更换一次电极.
溶氧仪的特点
溶氧仪具有安装方便,标定周期长（3～4个月）,对其他物质不敏感等特点,并且能监测隔膜和探头内电解质的使用情况,一般每一至三年更换一次电解质和隔膜. COM252型溶氧变送器属智能化仪表,带有HART或Profibus通讯协议,还具有自诊断功能,当发生故障时,会显示故障代码,提示维护人员故障所在,通过查维护手册找出解决故障的办法,大大降低了维护时间和工作量.