《電子技術(shù)應(yīng)用》
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久茂pH值和電導(dǎo)率測(cè)量在污水處理行業(yè)的應(yīng)用
摘要: 久茂pH值和電導(dǎo)率測(cè)量在污水處理行業(yè)的應(yīng)用
Abstract:
Key words :

    在工業(yè)應(yīng)用中,選擇正確的測(cè)量方式及傳感器是獲得精確結(jié)果的重要保障。但是,當(dāng)您只選擇某一指定公司 的產(chǎn)品 時(shí),就要考慮好儀器備品備件消耗品的供貨周期,價(jià)格定位及同同類(lèi)產(chǎn)品的可更換性問(wèn)題。

    舉個(gè)很小的例子,比如常用的手電筒,人人都知道在使用一段時(shí)間后,需要更換電池。突然有一天,一個(gè)公司宣布發(fā)明了功能強(qiáng)大的手電筒電池,不僅可以供電,還可以和電筒進(jìn)行數(shù)據(jù)通訊,傳遞電池的使用情況,剩余電量及開(kāi)關(guān)次數(shù)等等。初聽(tīng)起來(lái),您一定會(huì)對(duì)此電池產(chǎn)品感到驚奇和振奮,贊嘆當(dāng)今技術(shù)的發(fā)達(dá)!但當(dāng)您某天在使用電筒時(shí),突然發(fā)現(xiàn)電池電力耗盡,想去商店更換時(shí),卻不幸發(fā)現(xiàn)除了常規(guī)的電池外,商店里并無(wú)此類(lèi)智能電池的供貨,而常規(guī)電池并無(wú)法為您的手電筒供電,無(wú)奈您只能高價(jià)并花費(fèi)很長(zhǎng)時(shí)間從廠家購(gòu)買(mǎi)電池,只為了常規(guī)手電筒同樣能達(dá)到的功效-照明。從中您或許能得到一點(diǎn)啟示,如果選用常規(guī)的手電筒,您可以隨處得到消耗品-電池的供應(yīng),而無(wú)須付出昂貴的金錢(qián)和時(shí)間成本,因?yàn)殡姵匦袠I(yè)競(jìng)爭(zhēng)激烈,不同生產(chǎn)商都在不斷推出物美價(jià)廉的產(chǎn)品以適應(yīng)客戶的需求;為了簡(jiǎn)單的照明功能,您無(wú)須放棄產(chǎn)品的通用性,互換性,充足的供貨和低廉的價(jià)格來(lái)追求所謂的“智能產(chǎn)品”。

選擇堅(jiān)固耐用的通用產(chǎn)品勝過(guò)新發(fā)明新嘗試 

    以上例子和污水處理工藝中的pH值測(cè)量有什么相關(guān)性嗎?有,并且非常多。近幾年來(lái)在測(cè)量?jī)x表行業(yè)有個(gè)很不好的趨勢(shì),就是某些制造商在推廣自己產(chǎn)品的同時(shí),盡量減少或根本避免向客戶提供高通用性高互換性的零備件,目的是將客戶和自己產(chǎn)品緊緊相聯(lián)系,杜絕其選購(gòu)其它同類(lèi)產(chǎn)品的可能性。對(duì)于制造商,這是件天大的好事,不僅意味著客戶將不斷購(gòu)買(mǎi)本公司的產(chǎn)品,還保證其無(wú)條件的接收后續(xù)產(chǎn)品及備件的價(jià)格,這同上述的“智能電池”其實(shí)是同出一轍的。所慶幸的是,當(dāng)今市場(chǎng)上還有眾多堅(jiān)固耐用的通用產(chǎn)品可供選擇,不同的廠商,齊全的種類(lèi),優(yōu)惠的價(jià)格,良性的競(jìng)爭(zhēng)繁榮了市場(chǎng),方便了客戶的選型。作為客戶而言,應(yīng)更多注重儀器的可操作性及傳感器的穩(wěn)定性和使用壽命,忽略一些無(wú)關(guān)緊要的附加功能。

高污濁環(huán)境下的測(cè)量 

    通常情況下,對(duì)污水處理工藝中的pH測(cè)量并不需要過(guò)于苛刻的要求,pH實(shí)際值很少會(huì)遠(yuǎn)離中性值7,并且很少出現(xiàn)高溫的情況;但眾所周知,污水由于來(lái)源不同,因此也匯聚了幾乎所有的可溶污染物,雜質(zhì)和懸濁物,這些成分都會(huì)對(duì)pH測(cè)量產(chǎn)生消極的影響。比如,在污水處理入水處經(jīng)常會(huì)有油脂類(lèi)的懸濁雜質(zhì)混在水中;在冬季由于化雪防滑而進(jìn)行的道路播撒,會(huì)加大生活污水中的鹽份成份;或者污水中微生物的富集都會(huì)阻塞參比電極同環(huán)境溶液的接觸,影響pH值的精確測(cè)量。在當(dāng)前的pH電極產(chǎn)品中,開(kāi)放式的環(huán)狀裂縫參比系統(tǒng)或封閉式的特富龍膜片參比系統(tǒng)幾乎成為了標(biāo)準(zhǔn),通過(guò)環(huán)狀裂縫的流動(dòng)作用可以避免參比系統(tǒng)的阻塞,而特富龍膜片應(yīng)用了家用不粘鍋的不附著油脂及自清潔的作用,同樣減小了油脂及沉淀物對(duì)參比系統(tǒng)的阻塞。當(dāng)然,上述應(yīng)用也有缺點(diǎn),比如特富龍膜片材質(zhì)過(guò)于致密,從而影響離子的透過(guò)率;裂縫式因?yàn)橄到y(tǒng)不封閉,所以會(huì)不斷流失電解液,減少使用壽命。

    常用的復(fù)合式電極由一根可以感應(yīng)酸堿變化的玻璃電極和一根植于玻璃電極內(nèi)部的參比電極構(gòu)成,參比電極用來(lái)產(chǎn)生一個(gè)不受外界pH和溫度影響的衡定微電壓值,同時(shí)玻璃電極的前級(jí)敏感部分會(huì)隨外界pH值的變化而產(chǎn)生一個(gè)微電壓值,兩個(gè)的差值即為能斯特電位,此電位經(jīng)變送器換算并放大后,輸出給顯示即得到了pH測(cè)量值。
 

參比電極部分是整個(gè)電極的薄弱環(huán)節(jié)

    參比電極內(nèi)填充了銀/氯化銀粉末,用來(lái)產(chǎn)生衡定的參比電流,整個(gè)參比電極浸入在飽和電解液中,既保護(hù)了電極又實(shí)現(xiàn)了玻璃電極和參比電極間的電荷轉(zhuǎn)換,此電解液為飽和的氯化鉀溶液,有溶液狀態(tài)的或凝膠狀態(tài)的;電極的參比系統(tǒng)既阻止了外部溶液的滲入,又減緩了內(nèi)部氯化鉀溶液的快速流出,參比系統(tǒng)一旦被油脂或沉淀物阻塞,電荷的轉(zhuǎn)換路徑將被中斷,此時(shí)電極將無(wú)法正常的工作。所以說(shuō),對(duì)于pH電極來(lái)說(shuō),無(wú)論是玻璃電極還是非玻璃的ISFET電極,參比電極為整體的最薄弱環(huán)節(jié),為了保護(hù)參比電極,才應(yīng)運(yùn)而生不同種類(lèi)的電解液和參比膜片:

— 陶瓷或二氧化鋯

    圓點(diǎn)形的小型參比膜片,直徑1-1.5毫米,使用范圍為清潔或過(guò)濾過(guò)的水溶液,無(wú)油肢或沉淀物,如飲用水和生活用水,此類(lèi)膜片經(jīng)常同溶液狀或凝膠狀的參比電解液配套使用。

- 環(huán)狀裂縫參比系統(tǒng)或特富龍膜片

    在凝膠電解液和待測(cè)液間有開(kāi)放式的連接或者通過(guò)特富龍膜片過(guò)渡連接,使用范圍為富含油脂或沉淀雜質(zhì)的工業(yè)廢水,市政污水以及其它重污染的介質(zhì)中,注意此電極不適合離子含量過(guò)低(第電導(dǎo)率值)的潔凈介質(zhì)。

完善的儀表防護(hù) 

    在污水處理場(chǎng)使用的測(cè)量?jī)x器通常情況下都被安置在測(cè)點(diǎn)附近,現(xiàn)場(chǎng)惡劣的條件要求儀器外殼有較高的防護(hù)等級(jí)(至少I(mǎi)P67)。

    JUMO AQUIS 500pH作為標(biāo)準(zhǔn)的水質(zhì)分析儀器,可以為污水處理場(chǎng)提供實(shí)時(shí)的pH值和溫度值監(jiān)控;借助儀器的明文顯示功能,工程技術(shù)人員可以隨時(shí)獲得工藝過(guò)程的參數(shù)及電極的當(dāng)前狀態(tài):比如電極監(jiān)控的后臺(tái)程序不斷測(cè)量所連玻璃電極或參比電極的內(nèi)電阻值,當(dāng)電極內(nèi)電阻值因?yàn)楸砻娉练e及覆蓋升高時(shí),儀器會(huì)給出報(bào)警信號(hào),以通知現(xiàn)場(chǎng)維護(hù)人員及時(shí)更換電極,保證測(cè)量的精確性。校驗(yàn)記錄功能可以顯示,電極在最近5次校驗(yàn)的數(shù)據(jù)結(jié)果,維修人員同樣可以預(yù)知電極的壽命,在其無(wú)法校驗(yàn)修正前進(jìn)行更換。為了適應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)的各種天氣,儀器可以安裝在一個(gè)不銹鋼制的保護(hù)罩下,不僅防雨雪,還可以防止盛夏的陽(yáng)光照射。借助特富龍密封圈,可以使Jumo Aquis 500的儀器外殼達(dá)到IP67的防護(hù)等級(jí),保證環(huán)境溫度變化時(shí),不會(huì)有水份滲入儀器內(nèi)部。

非接觸式的測(cè)量 

    在污水處理場(chǎng)的進(jìn)水處,要有連續(xù)的電導(dǎo)率監(jiān)測(cè),以防止突發(fā)性的強(qiáng)酸堿或高濃度鹽份進(jìn)水處理系統(tǒng)內(nèi),這樣會(huì)減少污水處理池中敏感的微生物種群,從而使污水的生物降解無(wú)法進(jìn)行。

    如同pH測(cè)量的玻璃電極一樣,電導(dǎo)率電極也會(huì)因?yàn)楸砻娴奈畚锍练e覆蓋而產(chǎn)生測(cè)量誤差或根本失效。無(wú)論是雙電極板還是4電極板式,材質(zhì)通常是石墨或不銹鋼,當(dāng)油脂或沉淀物附在其表面,會(huì)使部分絕緣,而失去測(cè)量的活性。優(yōu)化的方案是采用電磁式的電導(dǎo)率測(cè)量方式,再不需要電極板和介質(zhì)間的直接接觸,而完全通過(guò)磁場(chǎng)來(lái)實(shí)現(xiàn)感應(yīng)測(cè)量,這樣油脂沉淀物就不會(huì)影響測(cè)量的精度了。 

    JUMO CTI-500/750就是一類(lèi)通過(guò)電磁場(chǎng)感應(yīng)測(cè)量電導(dǎo)率和溫度的產(chǎn)品,作為可選配件,儀器可以同沉入式的分體電極相連,插入深度從250毫米到2米不等,特別適合污水處理場(chǎng)進(jìn)水口處的電導(dǎo)率測(cè)量。儀器在投入使用后,一般不需要定期的維修保養(yǎng),也不需要定期更換易損件。JUMO CTI-500/750有兩路標(biāo)準(zhǔn)模擬輸出,分別代表電導(dǎo)率值和溫度,這兩路信號(hào)被引入中央控制臺(tái),以便技術(shù)操作人員隨時(shí)監(jiān)控入水的成份變化;根據(jù)需要還可以進(jìn)行液體的濃度測(cè)量,并通過(guò)兩路標(biāo)配繼電器實(shí)現(xiàn)各種限值和報(bào)警輸出的功能。

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