Zastosowanie miernika tlenu rozpuszczonego w oczyszczaniu ścieków
Zawartość tlenu w wodzie może w pełni wskazywać stopień samooczyszczenia wody. W przypadku biologicznych oczyszczalni wykorzystujących osad czynny bardzo ważne jest poznanie zawartości tlenu w zbiorniku napowietrzającym. Wzrost zawartości tlenu rozpuszczonego w ściekach będzie sprzyjał aktywności biologicznej innej niż mikroorganizmy beztlenowe, usuwając w ten sposób substancje lotne i łatwo utleniające się w sposób naturalny. jony do oczyszczania ścieków.
Istnieją trzy główne metody pomiaru zawartości tlenu: automatyczna analiza kolorymetryczna i pomiar metodą analizy chemicznej, pomiar metodą paramagnetyczną i pomiar metodą elektrochemiczną. Ilość rozpuszczonego tlenu w wodzie mierzy się zazwyczaj metodami elektrochemicznymi.
Tlen jest rozpuszczalny w wodzie, a jego rozpuszczalność zależy od temperatury, całkowitego ciśnienia przy powierzchni wody, ciśnienia cząstkowego i rozpuszczonych w wodzie soli. Im wyższe ciśnienie atmosferyczne, tym większa zdolność wody do rozpuszczania tlenu. Zależność jest określona przez prawo Henry'ego i prawo Daltona. Prawo Henry'ego stwierdza, że rozpuszczalność gazu jest proporcjonalna do jego ciśnienia cząstkowego.
Czujnik pomiaru tlenu składa się z katody (zwykle wykonanej ze złota i platyny), przeciwelektrody przewodzącej prąd (srebrna) i bezprądowej elektrody odniesienia (srebrna). Elektrody zanurzone są w elektrolitach takich jak KCl i KOH, a czujnik jest przykryty membraną. Powłoka oddziela elektrodę i elektrolit od mierzonej cieczy. Tylko rozpuszczone gazy mogą przedostać się przez powłokę, chroniąc w ten sposób czujnik, zapobiegając ucieczce elektrolitu i zapobieganiu przedostawaniu się obcych substancji powodujących zanieczyszczenie i zatrucie.
Pomiędzy przeciwelektrodę a katodę przykładane jest napięcie polaryzujące. Jeśli element pomiarowy zanurzy się w wodzie z rozpuszczonym tlenem, tlen przedostanie się przez separator, a cząsteczki tlenu obecne na katodzie (nadmiar elektronów) zostaną zredukowane do jonów wodorotlenkowych. [OH-]. Elektrochemiczny odpowiednik chlorku srebra wytrąca się na przeciwelektrodze (bez elektronów). Dla każdej cząsteczki tlenu katoda emituje 4 elektrony, a przeciwelektroda przyjmuje elektrony, tworząc prąd: 4Ag+4Cl-=4AgCl+4e-.
Wielkość prądu jest proporcjonalna do ciśnienia cząstkowego tlenu w mierzonych ściekach. Sygnał ten wraz z sygnałem temperatury mierzonym przez rezystor termiczny czujnika jest przesyłany do przetwornika. Zawartość tlenu przechowywana w czujniku służy do obliczenia zależności pomiędzy ciśnieniem parcjalnym tlenu i temperaturą. Zawartość tlenu w wodzie jest obliczana za pomocą krzywej zależności, a następnie przekształcana na standardowy sygnał wyjściowy. Zadaniem elektrody odniesienia jest określenie potencjału katody.
