कैसे पीएच मीटर और घुलित ऑक्सीजन विश्लेषक काम करते हैं

कैसे पीएच मीटर और घुलित ऑक्सीजन विश्लेषक काम करते हैं

सबसे पहले, जल गुणवत्ता विश्लेषक का कार्य सिद्धांत

1. पीएच मीटर का कार्य सिद्धांत

पानी का पीएच मान घुले हुए पदार्थों की मात्रा पर निर्भर करता है, इसलिए पीएच मान संवेदनशील रूप से पानी की गुणवत्ता में बदलाव का संकेत दे सकता है। पीएच मान में परिवर्तन का जीवों के प्रजनन और अस्तित्व पर बहुत प्रभाव पड़ता है, और सक्रिय कीचड़ के जैव रासायनिक कार्य को भी गंभीरता से प्रभावित करता है, अर्थात उपचार का प्रभाव। सीवेज का पीएच मान आमतौर पर 6.5 और 7 के बीच नियंत्रित किया जाता है। पानी रासायनिक रूप से तटस्थ है, और कुछ पानी के अणु निम्न सूत्र के अनुसार अनायास विघटित हो जाते हैं: H2O=H प्लस प्लस OH-, यानी हाइड्रोजन आयनों में विघटित हो जाते हैं और हाइड्रॉक्साइड आयन। एक तटस्थ समाधान में, हाइड्रोजन आयनों एच प्लस और हाइड्रॉक्साइड आयनों की सांद्रता दोनों 10-7 मॉल / एल हैं, और पीएच मान आधार 10 के साथ हाइड्रोजन आयन एकाग्रता के लघुगणक की ऋणात्मक संख्या है: पीएच { {9}}लॉग, इतना तटस्थ समाधान का पीएच 7 के बराबर है। यदि हाइड्रोजन आयनों की अधिकता है, तो पीएच मान 7 से कम है, और समाधान अम्लीय है; अन्यथा, हाइड्रॉक्साइड आयनों की अधिकता होने पर समाधान क्षारीय होता है।

पीएच मान आमतौर पर पोटेंशियोमेट्रिक विधि द्वारा मापा जाता है। आमतौर पर, एक गैल्वेनिक सेल बनाने के लिए एक निरंतर संभावित संदर्भ इलेक्ट्रोड और एक मापने वाले इलेक्ट्रोड का उपयोग किया जाता है। गैल्वेनिक सेल का इलेक्ट्रोमोटिव बल हाइड्रोजन आयनों की सांद्रता पर निर्भर करता है और समाधान के पीएच पर भी निर्भर करता है। संयंत्र पीएच सेंसर और पीएच ट्रांसमीटर का उपयोग करता है। मापने वाले इलेक्ट्रोड पर पीएच के प्रति संवेदनशील एक विशेष ग्लास जांच होती है, जो विशेष ग्लास से बना होता है जो बिजली का संचालन कर सकता है और हाइड्रोजन आयनों को पार कर सकता है, और इसमें उच्च माप सटीकता और अच्छे विरोधी हस्तक्षेप की विशेषताएं होती हैं। जब कांच की जांच हाइड्रोजन आयनों के संपर्क में आती है, तो एक विद्युत क्षमता उत्पन्न होती है। क्षमता को एक संदर्भ इलेक्ट्रोड के खिलाफ चांदी के क्लोराइड समाधान में निलंबित चांदी के तार के साथ मापा जाता है। यदि पीएच मान भिन्न है, तो संबंधित क्षमता भी भिन्न होती है, जिसे ट्रांसमीटर के माध्यम से एक मानक 4-20mA आउटपुट में परिवर्तित किया जाता है।

2. घुलित ऑक्सीजन विश्लेषक का कार्य सिद्धांत

पानी में ऑक्सीजन की मात्रा पूरी तरह से पानी की आत्म-शुद्धि की डिग्री दिखा सकती है। सक्रिय कीचड़ का उपयोग करने वाले जैविक उपचार संयंत्रों के लिए, वातन टैंक और ऑक्सीकरण खाई की ऑक्सीजन सामग्री को जानना बहुत महत्वपूर्ण है। सीवेज में घुलित ऑक्सीजन की वृद्धि अवायवीय सूक्ष्मजीवों के अलावा अन्य जैविक गतिविधियों को बढ़ावा देगी, इसलिए यह वाष्पशील पदार्थों को हटा सकती है और स्वाभाविक रूप से ऑक्सीकृत आयनों को सीवेज को शुद्ध करने की सुविधा प्रदान करती है। ऑक्सीजन सामग्री का निर्धारण करने के लिए तीन मुख्य विधियाँ हैं: स्वचालित वर्णमिति विश्लेषण और रासायनिक विश्लेषण माप, पैरामैग्नेटिक विधि माप और विद्युत रासायनिक विधि माप। जल में घुलित ऑक्सीजन की मात्रा सामान्यतः विद्युत रासायनिक विधि द्वारा मापी जाती है।

ऑक्सीजन पानी में घुल सकती है, और घुलनशीलता तापमान, पानी की सतह के कुल दबाव, आंशिक दबाव और पानी में घुले लवणों पर निर्भर करती है। वायुमंडलीय दबाव जितना अधिक होगा, पानी की ऑक्सीजन को भंग करने की क्षमता उतनी ही अधिक होगी। संबंध हेनरी के कानून और डाल्टन के कानून द्वारा निर्धारित किया जाता है। हेनरी का नियम कहता है कि गैस की घुलनशीलता उसके आंशिक दबाव के समानुपाती होती है।

एक उदाहरण के रूप में ऑक्सीजन माप सेंसर को लेते हुए, इलेक्ट्रोड में एक कैथोड (आमतौर पर सोने और प्लेटिनम से बना होता है), करंट के साथ एक काउंटर इलेक्ट्रोड (सिल्वर) और करंट के बिना एक रेफरेंस इलेक्ट्रोड (सिल्वर) होता है। इलेक्ट्रोड को KCl, KOH जैसे इलेक्ट्रोलाइट में डुबोया जाता है, उनमें से सेंसर एक डायाफ्राम द्वारा कवर किया जाता है, जो इलेक्ट्रोड और इलेक्ट्रोलाइट को मापने के लिए तरल से अलग करता है, इस प्रकार सेंसर की रक्षा करता है, इलेक्ट्रोलाइट को भागने से रोकता है, और रोकता है विदेशी पदार्थों का प्रवेश जो संदूषण और विषाक्तता का कारण बनता है। काउंटर इलेक्ट्रोड और कैथोड के बीच एक ध्रुवीकरण वोल्टेज लगाया जाता है। यदि मापने वाले सेल को घुलित ऑक्सीजन के साथ पानी में डुबोया जाता है, तो ऑक्सीजन डायाफ्राम के माध्यम से फैलती है और कैथोड (इलेक्ट्रॉनों की अधिकता) पर मौजूद ऑक्सीजन अणु हाइड्रॉक्साइड आयनों में कम हो जाते हैं: O2 प्लस 2H2O प्लस 4e-® 4OH-। काउंटर इलेक्ट्रोड (इलेक्ट्रॉन की कमी) पर सिल्वर क्लोराइड का एक इलेक्ट्रोकेमिकल समकक्ष अवक्षेपित होता है: 4Ag प्लस 4Cl-® 4AgCl प्लस 4e-। प्रत्येक ऑक्सीजन अणु के लिए, कैथोड 4 इलेक्ट्रॉनों का उत्सर्जन करता है, और काउंटर इलेक्ट्रोड वर्तमान बनाने के लिए इलेक्ट्रॉनों को स्वीकार करता है। वर्तमान की भयावहता मापा सीवेज के ऑक्सीजन आंशिक दबाव के समानुपाती होती है। सेंसर पर थर्मल प्रतिरोध द्वारा मापे गए तापमान सिग्नल के साथ ट्रांसफॉर्मर को सिग्नल भेजा जाता है। ट्रांसमीटर सेंसर में संग्रहीत ऑक्सीजन सामग्री और ऑक्सीजन आंशिक दबाव और तापमान के बीच संबंध वक्र का उपयोग करके पानी में ऑक्सीजन सामग्री की गणना करता है, और फिर इसे एक मानक सिग्नल आउटपुट में परिवर्तित करता है। संदर्भ इलेक्ट्रोड का कार्य कैथोडिक क्षमता निर्धारित करना है। घुलित ऑक्सीजन सेंसर का प्रतिक्रिया समय है: 3 मिनट के बाद अंतिम मापा मूल्य का 9 0 प्रतिशत, और 9 मिनट के बाद अंतिम मापा मूल्य का 99 प्रतिशत; निम्न प्रवाह दर की आवश्यकता 0.5cm/s है।