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汙水處(chǔ)理中(zhōng)應(yīng)用(yòng)pH計(jì)和(hé)溶氧儀(yí)的工作原理(lǐ)

更新時間：2014-09-18

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1.1 pH計(jì)的(dí)工(gōng)作原理

任何溶液的(dí)酸鹼度都(dū)可(kě)以用(yòng)氫離(lí)子濃(nóng)度來(lái)表示(shì)。由(yóu)於水(shuǐ)本身具有電(diàn)離作用，當22℃時(shí)每升純水含有(yǒu)10-7克的(dí)[H+]，而氫的原子(zǐ)量(liáng)和原子價都(dū)是(shì)1，所(suǒ)以每升純水含(hán)有l0-7克(kè)當量的[H+]，由於純(chún)水中的(dí)[H+]是由(yóu)於水分子(zǐ)本(běn)身(shēn)離(lí)解產生，即(jí)：

H2O=H++OH-

純水呈中(zhōng)性，即兩種離(lí)子濃度相等，[H+]=[OH-]，其乘(chéng)積(jī)為(wéi)定(dìng)溫常數，稱為(wéi)離子積K水。

K水=[H+][OH-]=10-7*10-7=10-14

上(shàng)式適(shì)用於任(rèn)何酸鹼性溶(róng)液，即任何一種(zhǒng)水(shuǐ)溶(róng)液(yè)，其(qí)中[H+][OH-]積(jī)都(dū)等於(yú)10-14 。例如(rú)在某(mǒu)種(zhǒng)水溶(róng)液中[H+]=10-3，則[OH-]必然為10-11 ，因此對(duì)於(yú)任(rèn)何(hé)一(yī)種水溶(róng)液，隻要知(zhī)道(dào)[H+]，則[OH-]就很(hěn)容易(yì)求(qiú)得(dé)，通常(cháng)用氫(qīng)離(lí)子濃度(dù)的常用對(duì)數的負值來定(dìng)義pH，表示(shì)為(wéi)：pH=-lg[H+]，

因此中性溶液的(dí)pH值(zhí)等於7。如(rú)果有過(guò)量(liáng)的氫離(lí)子(zǐ)，則(zé)pH值(zhí)小於(yú)7，溶液呈(chéng)酸性；反之，氫氧(yǎng)根離(lí)子(zǐ)過(guò)量(liáng)，則(zé)溶(róng)液(yè)呈(chéng)鹼(jiǎn)性(xìng)。

pH值隨著所溶解(jiě)的(dí)物質的多(duō)少而(ér)定，因此pH值(zhí)能(néng)靈敏地指示出水(shuǐ)質(zhì)的變化情(qíng)況(kuàng)。pH值(zhí)的變(biàn)化(huà)對生(shēng)物(wù)的繁殖和(hé)生(shēng)存(cún)有很大(dà)影響(xiǎng)，同時(shí)還嚴重(zhòng)影(yǐng)響(xiǎng)活(huó)性(xìng)汙(wū)泥(ní)生(shēng)化(huà)作(zuò)用(yòng)，即影響(xiǎng)處理效果(guǒ)，汙水的pH值(zhí)一(yī)般控(kòng)製在(zài)6.5~7之間。

pH值通(tōng)常用(yòng)電(diàn)位(wèi)法(fǎ)測量，常用(yòng)一(yī)個恒定電位的(dí)參比(bǐ)電極和測(cè)量電(diàn)極(jí)組成一(yī)個(gè)原(yuán)電池(chí)，原(yuán)電池(chí)電(diàn)動(dòng)勢的(dí)大小取(qǔ)決於氫離(lí)子的濃度，也(yě)取決於溶液的(dí)酸鹼度。型(xíng)沉(chén)人(rén)式(shì)pH計(jì)。該儀表測量電(diàn)極采用(yòng)特殊的對(duì)pH反(fǎn)應靈(líng)敏的(dí)玻璃(lí)電極，它(tā)具有(yǒu)測(cè)量精度高，抗幹擾性(xìng)好(hǎo)等特點。當它(tā)浸(jìn)人被(bèi)測溶液(yè)時，被(bèi)測溶液中(zhōng)氫離子(zǐ)與電極球泡表(biǎo)麵水化(huà)層(céng)中(zhōng)的氫離子平(píng)衡(héng)，同時(shí)玻璃球(qiú)內外的溶(róng)液和電(diàn)極球泡內壁的水化層產生(shēng)電位差(chà)，玻(bō)璃電(diàn)極內部充有(yǒu)pH值(zhí)固(gù)定的緩衝(chōng)溶液，引(yǐn)出電極浸(jìn)人內溶(róng)液(yè)中形(xíng)成(chéng)半(bàn)電池，與(yǔ)甘汞電極(jí)中(zhōng)浸(jìn)人(rén)在飽和(hé)氯(lǜ)化鉀溶(róng)液中形(xíng)成的半電(diàn)池(chí)同(tóng)時(shí)引人轉換(huàn)器進行測量(liáng)。pH值(zhí)不(bù)同，對應產生(shēng)的(dí)電(diàn)位(wèi)也(yě)不一(yī)樣(yàng)，通過(guò)變送(sòng)器(qì)將其轉換成標準4-20mA輸出(chū)。

1.2 溶解氧分析儀的(dí)工(gōng)作(zuò)原(yuán)理

水(shuǐ)中(zhōng)的氧含量(liáng)可充分顯示(shì)水自淨的(dí)程(chéng)度(dù)。對於使用活(huó)化汙泥(ní)的(dí)生(shēng)物(wù)處理廠(chǎng)來(lái)說，了解(jiě)曝氣池(chí)的(dí)氧(yǎng)含量非(fēi)常重要(yào)，汙水中(zhōng)溶(róng)氧增加(jiā)，會促進除(chú)厭(yàn)氧(yǎng)微(wēi)生物以(yǐ)外的(dí)生(shēng)物(wù)活動，因而(ér)能去除揮發性(xìng)物質(zhì)和(hé)易於(yú)自(zì)然氧化(huà)的(dí)離子，使(shǐ)汙水得(dé)到(dào)淨(jìng)化。

測(cè)定氧含量主(zhǔ)要(yào)有三(sān)種方(fāng)法(fǎ)：自動(dòng)比色分(fēn)析(xī)和(hé)化學分析(xī)測量，順磁法(fǎ)測量(liáng)，電(diàn)化學(xué)法測量。水(shuǐ)中(zhōng)溶氧(yǎng)量一(yī)般采用電(diàn)化學法測量。

氧能溶(róng)於(yú)水，溶(róng)解度取決(jué)於(yú)溫度(dù)，水表麵的總(zǒng)壓，分(fēn)壓(yā)和水中(zhōng)溶解(jiě)的(dí)鹽類。大(dà)氣壓力(lì)越高(gāo)，水溶解氧的(dí)能(néng)力就(jiù)越(yuè)大，其(qí)關係由亨(hēng)利(lì)（Henry）定律和(hé)道(dào)爾頓（Dalton）定律確定(dìng)，亨利定律認(rèn)為氣(qì)體的溶解度與其分壓(yā)成正比。

氧量測(cè)量(liáng)傳(chuán)感器由(yóu)陰(yīn)極（常用金和(hé)鉑製成）和帶電流(liú)的(dí)反(fǎn)電(diàn)極（銀），無電流的(dí)參比(bǐ)電極（銀(yín)）組(zǔ)成(chéng)，電極浸(jìn)沒在電解質(zhì)如KCl，KOH中，傳感器(qì)有(yǒu)隔膜覆(fù)蓋，覆膜將電(diàn)極(jí)和電(diàn)解(jiě)質與(yǔ)被(bèi)測量的液(yè)體分(fēn)開，隻有溶解(jiě)氣(qì)體(tǐ)能滲(shèn)透覆膜(mó)，因此保護了傳感(gǎn)器(qì)，既(jì)能(néng)防止(zhǐ)電(diàn)解質(zhì)逸(yì)出，又可(kě)防止外來(lái)物質(zhì)的侵(qīn)人而導(dǎo)致汙染和(hé)毒化。

向(xiàng)反電(diàn)極和陰極之(zhī)間施加極化電壓，假如測量元(yuán)件浸人(rén)在(zài)有溶解(jiě)氧的(dí)水中，氧會通(tōng)過隔(gé)膜擴散(sàn)，出(chū)現在(zài)陰極上（電子過剩）的氧分(fēn)子就會被還原(yuán)成氫氧(yǎng)根(gēn)離子(zǐ)[OH-]。電化學當(dāng)量的氯化(huà)銀沉澱在(zài)反電極(jí)上(shàng)（電子不(bù)足(zú)），對(duì)於(yú)每個氧分子(zǐ)，陰極(jí)放(fàng)出4個電(diàn)子，反電極接(jiē)受(shòu)電(diàn)子，形(xíng)成電流(liú)：4Ag+4Cl-=4AgCl+4e-。

電(diàn)流的大(dà)小(xiǎo)與被測(cè)汙(wū)水的氧(yǎng)的分(fēn)壓(yā)成(chéng)正比(bǐ)，該信號(hào)連同傳感(gǎn)器上熱電阻測出的溫(wēn)度(dù)信(xìn)號(hào)被送(sòng)人變(biàn)送器(qì)，利(lì)用傳感器中(zhōng)存(cún)儲的含氧(yǎng)量和(hé)氧分(fēn)壓(yā)，溫(wēn)度之間的關係曲綫計(jì)算出水中(zhōng)的含氧量(liáng)，然(rán)後轉(zhuǎn)化(huà)成標準(zhǔn)信號輸出(chū)。參比電(diàn)極的功能(néng)是確(què)定陰(yīn)極(jí)電(diàn)位。

2.1 pH計的(dí)特(tè)點(diǎn)

pH電(diàn)極(jí)上(shàng)的玻璃隨著時間(jiān)推(tuī)移會(huì)逐(zhú)漸老(lǎo)化，梯(tī)度（單(dān)位pH值變化所引起(qǐ)的電極輸(shū)出電位的變(biàn)化值(zhí)）惡化，花(huā)費(fèi)較長(cháng)時間才能達到穩(wěn)定電(diàn)位。一般電(diàn)極(jí)的(dí)使用(yòng)壽(shòu)命(mìng)可達(dá)兩(liǎng)年。另外，溫度(dù)對(duì)老化也有(yǒu)較大(dà)影響(xiǎng)，100℃下(xià)貯存(cún)幾周的老化程度相(xiāng)當於室溫下貯存(cún)一(yī)年的老化(huà)程(chéng)度。

pH計具有(yǒu)測(cè)量準(zhǔn)確(què)，可靠性(xìng)高(gāo)，安裝(zhuāng)及維(wéi)護(hù)方(fāng)便等優(yōu)點，同(tóng)時對汙(wū)染(rǎn)也較敏感，需要經(jīng)常標(biāo)定，一般(bān)每隔(gé)一(yī)個到(dào)一(yī)個半(bàn)月標(biāo)定一(yī)次(cì)，每兩(liǎng)年更(gēng)換一(yī)次電極。

2.2 溶(róng)氧儀(yí)的特(tè)點

溶(róng)氧儀(yí)具(jù)有(yǒu)安(ān)裝方便(biàn)，標定周期長（3~4個(gè)月），對(duì)其他(tā)物質(zhì)不敏感(gǎn)等特點，並且(qiě)能監測(cè)覆膜和(hé)探頭內(nèi)電解質(zhì)的使用(yòng)情(qíng)況(kuàng)，一(yī)般(bān)每(měi)一至三(sān)年(nián)更換一(yī)次電(diàn)解(jiě)質(zhì)和覆膜。

3 安裝及(jí)維護

3.1 pH計的(dí)安裝和維護

pH計的(dí)安裝方式(shì)有(yǒu)流通(tōng)式和浸人(rén)式兩(liǎng)種。汙水處理廠(chǎng)一(yī)般(bān)選用的是(shì)浸人(rén)式(shì)安裝，如該汙水處理廠(chǎng)的pH計(jì)安裝(zhuāng)在(zài)沉砂池的(dí)出(chū)口溢(yì)流(liú)槽內(nèi)，此(cǐ)處(chǔ)的pH值(zhí)較(jiào)具有(yǒu)代(dài)表性，且水流平穩(wěn)，對pH計不(bù)會(huì)造(zào)成大的衝擊。

定期(qī)的(dí)維護(hù)有(yǒu)助(zhù)於儀表(biǎo)的準確測(cè)量(liáng)和延(yán)長儀表的(dí)使用(yòng)壽命(mìng)。應(yīng)當注(zhù)意傳(chuán)感器和(hé)變(biàn)送(sòng)器(qì)之間(jiān)的電(diàn)纜不能(néng)受潮(cháo)，否則電(diàn)極的高阻低壓信(xìn)號將(jiāng)無法傳(chuán)送至變送(sòng)器。若電極不(bù)測(cè)量時，應將黃(huáng)色保(bǎo)護套管(guǎn)套上(shàng)，它能使電極(jí)處(chǔ)於(yú)濕潤狀(zhuàng)態，有利於延長電極(jí)的(dí)使用壽(shòu)命(mìng)。每隔一個月左右(yòu)，應對電(diàn)極進行(háng)清洗(xǐ)，先用柔(róu)和的水(shuǐ)流噴(pēn)洗附著(zhuó)物，再(zài)將(jiāng)電極浸(jìn)泡(pào)於清(qīng)洗(xǐ)液(yè)中一(yī)段時(shí)間(jiān)，而後用清(qīng)水洗(xǐ)淨(jìng)。傳感器(qì)支(zhī)架也應(yīng)清(qīng)洗(xǐ)。每(měi)次清洗之後(hòu)，要(yào)用緩衝劑(jì)溶液進(jìn)行標(biāo)定，目前(qián)國產(chǎn)的pH標定(dìng)液中(zhōng)，pH=4的還(huán)可以(yǐ)，pH=7的不夠(gòu)準(zhǔn)確(què)，將(jiāng)會(huì)影響標定(dìng)結(jié)果(guǒ)。所以使用(yòng)生(shēng)產廠(chǎng)家(jiā)的標(biāo)定(dìng)液(yè)，生(shēng)產(chǎn)廠(chǎng)家一般提供兩瓶(píng)標準(zhǔn)溶(róng)液，一瓶pH值等(děng)於7，用於(yú)標(biāo)定(dìng)儀(yí)表零(líng)點(diǎn)；一(yī)瓶pH值(zhí)等於4，用於標定儀表的信號輸出斜率。

3.2 溶氧儀的(dí)安裝和維護

溶氧(yǎng)儀(yí)一般采用浸入式安裝(zhuāng)，在此應注(zhù)意，一般(bān)選(xuǎn)用原(yuán)廠的(dí)安(ān)裝(zhuāng)支(zhī)架(jià)。廠(chǎng)家(jiā)配(pèi)帶(dài)的(dí)安(ān)裝支(zhī)架(jià)為不鏽(xiù)鋼(gāng)製成(chéng)，帶(dài)有調(tiáo)節(jié)鋼(gāng)絲(sī)繩，通(tōng)過調(tiáo)整(zhěng)鋼絲繩長(cháng)度(dù)可以改(gǎi)變傳(chuán)感器(qì)的(dí)浸入深(shēn)度，支(zhī)架(jià)上的引(yǐn)導管保(bǎo)證了(liǎo)傳感器(qì)始(shǐ)終處於垂直(zhí)位(wèi)置。支架(jià)部(bù)分都經(jīng)過(guò)特(tè)殊(shū)設計，它(tā)可(kě)以將水(shuǐ)麵的波動(dòng)傳至浸入管，從而引起浸入管的(dí)輕微振(zhèn)動，使(shǐ)得(dé)通(tōng)過(guò)浸(jìn)入管(guǎn)在(zài)探頭的(dí)表(biǎo)麵(miàn)產生一個附加的(dí)清洗效(xiào)果。有的(dí)用戶為(wéi)了減(jiǎn)少(shǎo)投資，自己製(zhì)作安裝(zhuāng)支架(jià)，雖(suī)然也可以(yǐ)使用，但(dàn)要注意保證(zhèng)浸人(rén)管和傳(chuán)感器(qì)之間的密封(fēng)。如(rú)果(guǒ)密(mì)封不嚴(yán)，汙水滲人，使得(dé)電纜(lǎn)和傳感器的連(lián)接(jiē)處(chǔ)長期(qī)浸(jìn)泡(pào)在(zài)汙(wū)水(shuǐ)中，容易(yì)造(zào)成傳感(gǎn)器(qì)的損壞(huài)；有(yǒu)的甚至不做安(ān)裝(zhuāng)支架，直接將傳感器(qì)投(tóu)入水中，這(zhè)樣在(zài)傳感器和電(diàn)纜之(zhī)間會(huì)形成較(jiào)大的(dí)拉(lā)力，傳(chuán)感(gǎn)器更(gēng)容易(yì)損(sǔn)壞(huài)。

溶(róng)解氧探頭每周應(yīng)用水輕(qīng)輕清洗(xǐ)，發現覆(fù)膜損壞應及時更(gēng)換，電解液受汙(wū)染也應及時更換(huàn)。當汙水中含(hán)有(yǒu)H2S，NH3 ，苯(běn)或酚這(zhè)些成份時(shí)，對覆(fù)膜(mó)會造(zào)成損(sǔn)害。在(zài)這(zhè)種場合下必須經常(cháng)更換膜頭。判(pàn)斷探頭中(zhōng)電(diàn)極(jí)的好(hǎo)壞隻需(xū)看顏色即可(kě)，參(cān)考電極應是(shì)黑灰(huī)色，陰極(jí)（金電極）應(yīng)呈(chéng)黃(huáng)色(sè)，而反電極必(bì)須發亮(liàng)，否則(zé)應(yīng)進行(háng)清(qīng)洗或再生。

隨(suí)著(zhuó)我(wǒ)國對水(shuǐ)資(zī)源(yuán)保護的日(rì)益重視，汙水(shuǐ)的淨(jìng)化(huà)處理顯得越來(lái)越重要，而與(yǔ)之配(pèi)套的處理過程(chéng)所(suǒ)需的(dí)檢(jiǎn)測儀表(biǎo)是*的。水質(zhì)分析儀作(zuò)為汙(wū)水處(chǔ)理行業(yè)中zui重要(yào)的儀表，除了選(xuǎn)型和(hé)安(ān)裝正(zhèng)確以(yǐ)外(wài)，定(dìng)期(qī)的維護和標定也十(shí)分重(zhòng)要，而且是使(shǐ)儀表能(néng)夠(gòu)真(zhēn)正(zhèng)發揮作(zuò)用(yòng)的(dí)關(guān)鍵所在(zài)。

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