पीएच मीटर और घुलित ऑक्सीजन विश्लेषक का संचालन
1. पीएच मीटर का कार्य सिद्धांत
पानी का पीएच मान घुले हुए पदार्थों की मात्रा पर निर्भर करता है, इसलिए पीएच मान पानी की गुणवत्ता में बदलाव का संवेदनशील रूप से संकेत कर सकता है। पीएच मान में परिवर्तन जीवों के प्रजनन और अस्तित्व पर बहुत अधिक प्रभाव डालते हैं। साथ ही वे सक्रिय आपंक की जैव रसायन को भी गंभीर रूप से प्रभावित करते हैं, जो उपचार प्रभाव को प्रभावित करता है। सीवेज का पीएच मान आम तौर पर 6.5 और 7 के बीच नियंत्रित किया जाता है। पानी रासायनिक रूप से तटस्थ है, और कुछ पानी के अणु स्वचालित रूप से निम्न सूत्र के अनुसार विघटित हो जाते हैं: H2O=H++OH-, यानी हाइड्रोजन आयनों और हाइड्रॉक्साइड आयनों में। एक तटस्थ घोल में, हाइड्रोजन आयनों H+ और हाइड्रॉक्साइड आयनों OH- की सांद्रता दोनों 10-7mol/l होती हैं, और पीएच मान हाइड्रोजन आयन सांद्रता के आधार 10 लघुगणक का ऋणात्मक होता है इसके विपरीत, यदि हाइड्रॉक्साइड आयन अधिक हों, तो विलयन क्षारीय होता है।
पीएच मान को आमतौर पर पोटेंशियोमेट्रिक विधि द्वारा मापा जाता है। एक स्थिर क्षमता वाले संदर्भ इलेक्ट्रोड और एक मापने वाले इलेक्ट्रोड का उपयोग आमतौर पर एक प्राथमिक सेल बनाने के लिए किया जाता है। प्राथमिक सेल का विद्युत चालक बल हाइड्रोजन आयनों की सांद्रता और घोल के पीएच पर 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 है। यह विशेष ग्लास से बना है जो बिजली का संचालन कर सकता है और हाइड्रोजन आयनों को भेद सकता है। इसमें उच्च माप सटीकता और अच्छे हस्तक्षेप-विरोधी प्रदर्शन की विशेषताएं हैं। जब ग्लास जांच हाइड्रोजन आयनों के संपर्क में आती है, तो एक विद्युत क्षमता उत्पन्न होती है। क्षमता को सिल्वर क्लोराइड घोल में निलंबित सिल्वर वायर संदर्भ इलेक्ट्रोड का उपयोग करके मापा जाता है। विभिन्न पीएच मान अलग-अलग क्षमताएँ उत्पन्न करते हैं, जिन्हें एक ट्रांसमीटर के माध्यम से मानक 4-20mA आउटपुट में परिवर्तित किया जाता है।
2. घुलित ऑक्सीजन विश्लेषक का कार्य सिद्धांत
पानी में ऑक्सीजन की मात्रा पानी के स्व-शुद्धिकरण की डिग्री को पूरी तरह से इंगित कर सकती है। सक्रिय कीचड़ का उपयोग करने वाले जैविक उपचार संयंत्रों के लिए, वातन टैंक और ऑक्सीकरण खाइयों की ऑक्सीजन सामग्री को समझना बहुत महत्वपूर्ण है। सीवेज में घुली हुई ऑक्सीजन की मात्रा में वृद्धि एनारोबिक सूक्ष्मजीवों के अलावा अन्य जैविक गतिविधियों को बढ़ावा देगी, जिससे वाष्पशील पदार्थ निकल जाएंगे और आसानी से प्राकृतिक रूप से ऑक्सीकृत आयन सीवेज को शुद्ध कर देंगे। ऑक्सीजन की मात्रा को मापने के लिए तीन मुख्य तरीके हैं: स्वचालित रंगमिति विश्लेषण और रासायनिक विश्लेषण माप, पैरामैग्नेटिक विधि माप और इलेक्ट्रोकेमिकल विधि माप। पानी में घुली हुई ऑक्सीजन की मात्रा को आम तौर पर इलेक्ट्रोकेमिकल तरीकों का उपयोग करके मापा जाता है।
ऑक्सीजन पानी में घुलनशील है, और इसकी घुलनशीलता तापमान, पानी की सतह पर कुल दबाव, आंशिक दबाव और पानी में घुले लवणों पर निर्भर करती है। वायुमंडलीय दबाव जितना अधिक होगा, पानी में ऑक्सीजन को घोलने की क्षमता उतनी ही अधिक होगी। यह संबंध हेनरी के नियम और डाल्टन के नियम द्वारा निर्धारित किया जाता है। हेनरी का नियम यह मानता है कि किसी गैस की घुलनशीलता उसके आंशिक दबाव के समानुपाती होती है।
ऑक्सीजन माप सेंसर को एक उदाहरण के रूप में लेते हुए, इलेक्ट्रोड में एक कैथोड (आमतौर पर सोने और प्लैटिनम से बना), करंट वाला एक काउंटर इलेक्ट्रोड (चांदी), और करंट रहित एक रेफरेंस इलेक्ट्रोड (चांदी) होता है। इलेक्ट्रोड को KCl, KOH जैसे इलेक्ट्रोलाइट में डुबोया जाता है, सेंसर को एक डायाफ्राम द्वारा कवर किया जाता है, जो इलेक्ट्रोड और इलेक्ट्रोलाइट को मापे जा रहे तरल से अलग करता है, इस प्रकार सेंसर की सुरक्षा करता है, इलेक्ट्रोलाइट को बाहर निकलने से रोकता है, और विदेशी पदार्थों के घुसपैठ को रोकता है जो संदूषण और विषाक्तता का कारण बन सकते हैं। काउंटर इलेक्ट्रोड और कैथोड के बीच एक ध्रुवीकरण वोल्टेज लगाया जाता है। यदि माप तत्व को घुले हुए ऑक्सीजन के साथ पानी में डुबोया जाता है, तो ऑक्सीजन विभाजक के माध्यम से फैल जाएगी, सिल्वर क्लोराइड के एक विद्युत रासायनिक समतुल्य को काउंटर इलेक्ट्रोड (इलेक्ट्रॉन की कमी) पर अवक्षेपित किया जाता है: 4Ag+4Cl-® 4AgCl+4e-। प्रत्येक ऑक्सीजन अणु के लिए, कैथोड 4 इलेक्ट्रॉन उत्सर्जित करता है, और काउंटर इलेक्ट्रोड इलेक्ट्रॉनों को स्वीकार करके करंट बनाता है। करंट का आकार मापा सीवेज के ऑक्सीजन आंशिक दबाव के समानुपाती होता है। यह संकेत, सेंसर पर थर्मल रेसिस्टर द्वारा मापा गया तापमान संकेत के साथ, ट्रांसफार्मर को भेजा जाता है। ट्रांसमीटर पानी में ऑक्सीजन सामग्री की गणना करने के लिए सेंसर में संग्रहीत ऑक्सीजन सामग्री, ऑक्सीजन आंशिक दबाव और तापमान के बीच संबंध वक्र का उपयोग करता है, और फिर इसे एक मानक सिग्नल आउटपुट में परिवर्तित करता है। संदर्भ इलेक्ट्रोड का कार्य कैथोड क्षमता निर्धारित करना है। घुलित ऑक्सीजन सेंसर का प्रतिक्रिया समय है: अंतिम माप मूल्य का 90% 3 मिनट के बाद पहुँच जाता है, और अंतिम माप मूल्य का 99% 9 मिनट के बाद पहुँच जाता है; कम प्रवाह दर की आवश्यकता 0.5 सेमी / सेकंड है।
