ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Измерение содержания растворенного кислорода из "автоматизация процессов очистки сточных вод химической промышленностью Издание 2" Содержание растворенного кислорода — важнейшая характеристика сточных вод. Лабораторные методы (метод Винклера и др.) определения этого параметра давно уже не удовлетворяют практику. Потребовалисй не только экспрессные методы, но и непрерывное измерение, что возможно только при помоши автоматически действующей аппаратуры. Приборы для непрерывного измерения растворенного кислорода создавались прежде всего для нужд медицины, биологии и освоения космоса, затем они нашли широкое применение в области охраны окружающей среды. [c.130] Современные инструментальные методы измерения концентрации растворенного в воде кислорода основаны на полярографии и потенциометрии. [c.130] Суть метода заключается в измерении предельного диффузионного тока при напряжении, соответствующем восстановлению кислорода, содержащегося в воде. Сила этого тока пропорциональна концентрации кислорода. В принципе для этой цели можно применять как ртутные, так и твердые металлические электроды из благородных металлов, однако открытая поверхность ртутного и твердых металлических электродов загрязняется продуктами химических реакций и веществами, содержащимися в воде. В современных полярографических анализаторах кислорода применяют твердые металлические электроды, защищенные тонкой полимерной пленкой (мембраной), селективно пропускающей кислород. Именно такие приборы выпускаются во многих странах и именно они рекомендованы в странах-участницах СЭВ. [c.130] Материалом индикаторных электродов (катодов) электрохимических анализаторов кислорода служат благородные металлы— золото, платина. [c.131] В системах с внешним источником напряжения к материалу анода этих требований не предъявляется, анод этих систем обычно изготавливается из серебра. [c.131] Непрерывная диффузия кислорода в приэлектродное пространство обусловлена градиентом концентрации Ог, образующегося по обе стороны мембраны. Остальные газы, поскольку они не способны восстанавливаться при заданном потенциале, диффундируют через мембрану, пока их концентрации не уравняются. [c.131] Линейность этого соотнощения в большой мере зависит от стабильности коэффициента К. Коэффициент К определяется значениями постоянных величин, входящих в уравнение Фика стационарной диффузии, и в том числе зависит от толщины газопроницаемой пленки и от ее коэффициента диффузии. [c.132] В зависимости от температуры изменяются и электрическая проводимость воды, и диффузионные свойства веществ, в ней содержащихся. Поэтому температура существенно влияет на величину предельного диффузионного тока. Например, в датчиках приборов ЭГ-152-003, АКВА-Л и АКВА-С с повышением температуры на 1 °С, при прочих равных условиях, ток растет на 2,5—5,0%. Следовательно, одной из важных задач при конструировании или использовании электрохимических газоанализаторов на кислород является температурная компенсация. [c.132] Проще всего учитывать влияние температуры, внеся в показания приборов поправки по заранее составленным тариро-вочным графикам или таблицам. Однако для непрерывного контроля содержания кислорода, несомненно, удобнее автоматическая температурная компенсация. Многие приборы именно так и устроены. [c.132] Кроме того, влияние на показания приборов данного типа могут оказывать величина pH, если она выходит за пределы 5,5—8,5, и растворенные соли, если их концентрация превышает 10 г/л. При превышении указанных пределов этих параметров для измерения кислорода нужны специальные методики, учитывающие эти параметры. В сточных водах, поступающих на биологическую очистку, и в природных водах значения pH и концентрация растворенных солей обычно не выходят за указанные пределы. [c.132] Анализаторы воды на растворенный кислород, основанные на полярографическом методе измерения, выпускаются уже 10—15 лет в США, Англии, Японии, ЧССР, ВНР, ГДР, Советском Союзе и др. странах. [c.133] Из зарубежных образцов в нашей стране наиболее известны приборы фирмы Бекман (США), Д. Кент (Англия) и некоторые другие. [c.133] В Советском Союзе в течение 9-й пятилетки выпускались приборы типа ЭГ-152-003, разработанные ОКБА (Москва). Это стационарный прибор, преобразователь которого приспособлен для работы на открытом воздухе. Этот же прибор использовался на лабораторных установках. [c.133] Прибор ЭГ-152-003 состоит из трех блоков датчика, измерительного преобразователя и стандартного регистрирующего электронного потенциометра ПСР1-02 с регулирующим устройством. Датчик погружного типа, с литым полиэтиленовым корпусом. Его электрохимическая ячейка представляет собой гальванический элемент, имеющий электродную пару катод — тонкая сетка площадью 3,54 см в свету из золотой проволоки, анод — цинковая пластинка, служащая одновременно верхней крышкой ячейки. С наружной стороны к сетке-катоду плотно прилегает фторопластовая пленка толщиной 30 мкм, прижатая к краям сетки и корпусу кольцом. Межэлектродное пространство заполнено 0,1 и. раствором ацетата натрия с pH = 8,2, загущенного агар-агаром. [c.133] Сравнительно большой объем электролита в электрохимической ячейке увеличивает срок ее службы. Загущенный электролит, по мысли авторов прибора, должен замедлять диффузию продуктов растворения цинка к катоду. Внутри корпуса датчика размещен мост температурной компенсации, собранный на термисторах. Корпус датчика должен быть надежно герметизирован. [c.133] Измерительный преобразователь предназначен для усиления и преобразования снимаемого с датчика напряжения (О—10 мВ) в нормализованный сигнал О—5 мА с температурной компенсацией. Элементы электрической схемы преобразователя размещены внутри стандартного корпуса типа КЛ-5, выполненного из алюминиевого сплава и выложенного внутри слоем пенопласта для теплоизоляции. Для поддержания плюсовой (10°С) температуры внутри корпуса установлены три электрических обогревателя из сопротивлений ПЭВ-25. Наружный размер корпуса 378X300X 106 мм, масса 15 кг. Длина соединительного кабеля между датчиком и преобразователем 10 м. Таким образом, преобразователь должен находиться недалеко от места установки датчика, например на ограждении аэротенка. [c.133] Для визуального отсчета преобразователь снабжен микроамперметром, шкала которого отградуирована в мг/л кислорода. [c.133] Согласно рекомендации завода-изготовителя, при непрерывной эксплуатации прибора ЭГ-152-003 через каждые 7 суток следует корректировать выходной сигнал анализатора по Винклеру. Через 30 суток работы завод рекомендует заменить электролит в ячейке, очистить цинковый анод, мембраны или заменить ячейку новой. Однако эти средние сроки необходимых регламентных работ при эксплуатации прибора могут существенно изменяться в зависимости от конкретных условий. [c.134] В биологически активных средах (смеси активных илов с водой, вода в отводных каналах) мембрана датчика покрывается биологической пленкой, отчего прибор теряет чувствительность. Поэтому необходимо периодически промывать мембрану. Опыт эксплуатации приборов ЭГ-152-003 на многих очистных станциях показал, что чистку мембраны и корректировку выходного сигнала можно производить в летнее время через две недели, в зимнее —через три недели и более. Указанные сроки регламентных работ зависят от активности жизнедеятельности микроорганизмов и интенсивности перемешивания жидкости в месте установки датчика. Температура воды, состав и концентрация загрязнений играют весьма важную роль. При использовании прибора в окситенках и на модельных установках, где биологическая активность во много раз выше, сроки регламентных работ прибора сокращаются. [c.134] С 1978 г. Б ОКБА начался выпуск новых приборов ла-бораторного образца АКВА-Л и производственного стационарного образца АКВА-С. [c.135] Вернуться к основной статье