Jak działają analizatory rozpuszczonego tlenu
Zawartość tlenu w wodzie może w pełni pokazać stopień samooczyszczenia wody. W przypadku biologicznych oczyszczalni wykorzystujących osad czynny bardzo ważna jest znajomość zawartości tlenu w zbiornikach napowietrzających i rowach utleniających. Zwiększenie zawartości tlenu rozpuszczonego w ściekach będzie promować aktywność biologiczną inną niż mikroorganizmy beztlenowe, dzięki czemu może usuwać substancje lotne i ułatwiać naturalnie utlenione jony oczyszczające ścieki.
Istnieją trzy główne metody oznaczania zawartości tlenu: automatyczna analiza kolorymetryczna i pomiar analizy chemicznej, pomiar metodą paramagnetyczną i pomiar metodą elektrochemiczną. Ilość tlenu rozpuszczonego w wodzie jest zwykle mierzona metodą elektrochemiczną. Zakład Mai zastosował czujnik tlenu rozpuszczonego HD369L i przetwornik tlenu rozpuszczonego MX30.
Tlen może rozpuszczać się w wodzie, a rozpuszczalność zależy od temperatury, całkowitego ciśnienia powierzchni wody, ciśnienia cząstkowego i soli rozpuszczonych w wodzie. Im wyższe ciśnienie atmosferyczne, tym większa zdolność wody do rozpuszczania tlenu. Zależność jest określona przez prawo Henry'ego i prawo Daltona. Prawo Henry'ego mówi, że rozpuszczalność gazu jest proporcjonalna do jego ciśnienia cząstkowego.
Weźmy jako przykład czujnik tlenu rozpuszczonego HD369L. Elektroda składa się z katody (zwykle wykonanej ze złota i platyny), przeciwelektrody (srebrnej) z prądem i elektrody odniesienia (srebrnej) bez prądu. Elektroda jest zanurzona w elektrolicie, takim jak KCl, KOH, a czujnik jest osłonięty membraną. Elektrody i elektrolit są odseparowane od mierzonej cieczy, chroniąc w ten sposób czujnik przed wyciekiem elektrolitu i przedostaniem się obcych substancji, które mogłyby spowodować zanieczyszczenie i zatrucie.
Między przeciwelektrodą a katodą przykładane jest napięcie polaryzujące. Jeśli cela pomiarowa jest zanurzona w wodzie z rozpuszczonym tlenem, tlen dyfunduje przez membranę, a cząsteczki tlenu obecne na katodzie (nadmiar elektronów) są redukowane do jonów wodorotlenkowych:
Elektrochemiczny równoważnik chlorku srebra wytrącił się na przeciwelektrodzie (z niedoborem elektronów): 4Ag plus 4Cl-? 4AgCl plus 4e-.
Na każdą cząsteczkę tlenu katoda emituje 4 elektrony, a przeciwelektroda przyjmuje elektrony, tworząc prąd. Wielkość prądu jest proporcjonalna do ciśnienia cząstkowego tlenu mierzonych ścieków. Sygnał jest przesyłany do transformatora razem z sygnałem temperatury mierzonej rezystancją termiczną na czujniku. Przetwornik oblicza zawartość tlenu w wodzie na podstawie krzywej zależności między zawartością tlenu przechowywaną w czujniku a ciśnieniem parcjalnym tlenu i temperaturą, a następnie przekształca ją w standardowy sygnał wyjściowy. Zadaniem elektrody odniesienia jest określenie potencjału katodowego.
Czas odpowiedzi czujnika tlenu rozpuszczonego HDL369L wynosi: 90 procent końcowej zmierzonej wartości po 3 minutach i 99 procent końcowej zmierzonej wartości po 9 minutach; minimalne wymagane natężenie przepływu wynosi 0,5 cm/s.
