pH计和溶氧分析仪的原理及特点

一、pH计的工作原理
  水的pH值取决于溶解物质的量，因此pH值可以灵敏地指示水质的变化。 pH值的变化对生物的繁殖和生存影响很大，也严重影响活性污泥的生化效果，即处理效果。污水的pH值一般控制在6.5-7之间。水是化学中性的，部分水分子按下列公式自发分解：H2O=H++OH-，即分解为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-的浓度均为10～7mol/l，pH值为以10为底的氢离子浓度的负对数：pH=-log，所以中性 溶液的pH值等于7。如果氢离子过量，则pH值小于7，溶液呈酸性；相反，如果氢氧根离子过量，则溶液呈碱性。
   pH值通常采用电位法测量。原电池通常由恒电位参考电极和测量电极组成。原电池的电动势取决于氢离子的浓度和溶液的 pH 值。该工厂使用 CPS11 型 pH 传感器和 CPM151 型 pH 变送器。测量电极上有一个对 pH 值敏感的特殊玻璃探头。它是由能导电并能穿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。当玻璃探针与氢离子接触时，会产生电位。电位由悬浮在氯化银溶液中的银线控制参比电极测量。 pH值不同，对应的电位不同，由变送器转换成标准的4-20mA输出。
   2、溶解氧分析仪的工作原理
  水中的含氧量可以充分显示水的自净程度。对于使用活性污泥的生物处理厂，了解曝气池和氧化沟的含氧量非常重要。污水中溶解氧的增加，会促进厌氧微生物以外的生物活动，从而去除挥发性物质，容易自然氧化离子净化污水。
  测定氧含量的方法主要有三种：自动比色分析和化学分析测量、顺磁测量和电化学测量。水中溶解氧的量一般用电化学方法测量。工厂采用COS4型溶解氧传感器和COM252型溶解氧变送器。
  氧气易溶于水，其溶解度取决于温度、水面总压、分压和水中溶解的盐分。大气压越高，水溶解氧气的能力就越大。关系由亨利（Henry 定律和道尔顿定律决定了亨利定律认为气体的溶解度与其分压成正比。
  以COS4氧气测量传感器为例。电极由阴极（通常由金和铂制成）、载流对电极（银）和无电流参比电极（银）组成。将电极浸入电解液中，例如 In KCl 和 KOH，传感器上覆盖有隔膜。隔膜将电极和电解液与被测液体隔开，从而保护传感器，可防止电解液逸出，以及可能造成污染和中毒的异物侵入。
  在对电极和阴极之间施加极化电压。如果将测量元件浸入溶解有氧气的水中，氧气会通过隔膜扩散，阴极上出现的氧分子（多余的电子）会被还原成氢氧根离子：
   O2+2H2O+4e-® 4OH-。
  氯化银的电化学当量沉积在对电极上（电子不足）：4Ag+4Cl-® 4AgCl+4e-。对于每个氧分子，阴极发射 4 个电子，反电极接受电子形成电流。电流的大小与污水的氧分压成正比。该信号与由传感器上的热阻测量的温度信号一起发送。变送器利用传感器中存储的氧含量、氧分压和温度之间的关系曲线，计算出水中的氧含量，然后转换成标准信号输出。参比电极的作用是确定阴极电位。 COS4溶解氧传感器的响应时间为：3分钟后为最终测量值的90%，9分钟后为最终测量值的99%；最小流速要求为 0.5cm/s。
  三、pH计的特点
  pH电极上的玻璃会随着时间的推移逐渐老化，梯度（单位pH变化引起的电极输出电位的变化）会变差，需要很长时间才能达到稳定的电位。一般电极的使用寿命可达两年。此外，温度对老化也有较大影响。在 100°C 下储存数周的老化程度相当于在室温下储存一年的老化程度。 pH计具有精度高、可靠性高、安装维护方便等优点，同时对污染也很敏感。它需要经常校准。一般每隔一到一个半月校准一次，每两年更换一次电极。
   4、溶解氧仪的特点
  溶解氧仪具有安装方便、校准周期长（3～4个月）、对其他物质不敏感、可监测隔膜和探头中电解液的使用情况等特点。一到三年更换一次电解液和隔膜。
   COM252溶解氧变送器是一种采用HART或Profibus通讯协议的智能仪表。它还具有自诊断功能。当发生故障时，会显示故障代码，并提醒维修人员故障所在。通过查看维修手册找出解决方法 故障方法大大减少了维修时间和工作量。