46.Co to jest tlen rozpuszczony?
Rozpuszczony tlen DO (skrót od Dissolved Oxygen w języku angielskim) oznacza ilość tlenu cząsteczkowego rozpuszczonego w wodzie, a jednostką jest mg/L. Nasycenie zawartości rozpuszczonego tlenu w wodzie jest związane z temperaturą wody, ciśnieniem atmosferycznym i składem chemicznym wody. Przy jednym ciśnieniu atmosferycznym zawartość tlenu rozpuszczonego w wodzie destylowanej osiąga stan nasycenia w temperaturze 0oC wynosi 14,62 mg/l, a w temperaturze 20oC wynosi 9,17 mg/l. Wzrost temperatury wody, wzrost zawartości soli lub spadek ciśnienia atmosferycznego powodują zmniejszenie zawartości rozpuszczonego tlenu w wodzie.
Rozpuszczony tlen jest substancją niezbędną do przetrwania i reprodukcji ryb i bakterii tlenowych. Jeśli zawartość rozpuszczonego tlenu jest niższa niż 4 mg/l, rybom będzie trudno przetrwać. Kiedy woda jest zanieczyszczona materią organiczną, utlenianie materii organicznej przez mikroorganizmy tlenowe powoduje zużycie rozpuszczonego w wodzie tlenu. Jeśli nie uda się go na czas uzupełnić z powietrza, zawartość rozpuszczonego tlenu w wodzie będzie stopniowo spadać, aż będzie bliska 0, powodując namnażanie się dużej liczby mikroorganizmów beztlenowych. Spraw, aby woda była czarna i śmierdząca.
47. Jakie są powszechnie stosowane metody pomiaru rozpuszczonego tlenu?
Istnieją dwie powszechnie stosowane metody pomiaru rozpuszczonego tlenu, jedna to metoda jodometryczna i metoda jej korekcji (GB 7489–87), a druga to metoda sondy elektrochemicznej (GB11913–89). Metoda jodometryczna jest odpowiednia do pomiaru próbek wody o zawartości rozpuszczonego tlenu większej niż 0,2 mg/l. Ogólnie rzecz biorąc, metoda jodometryczna nadaje się tylko do pomiaru rozpuszczonego tlenu w czystej wodzie. Przy pomiarze tlenu rozpuszczonego w ściekach przemysłowych lub na różnych etapach procesów w oczyszczalniach ścieków należy stosować jod skorygowany. metoda ilościowa lub metoda elektrochemiczna. Dolna granica oznaczalności metody sondy elektrochemicznej jest związana z zastosowanym instrumentem. Istnieją głównie dwa typy: metoda elektrody membranowej i metoda elektrody bezmembranowej. Na ogół nadają się do pomiaru próbek wody o stężeniu rozpuszczonego tlenu większym niż 0,1 mg/l. Internetowy miernik DO montowany i używany w zbiornikach napowietrzających i innych miejscach oczyszczalni ścieków wykorzystuje metodę elektrody membranowej lub metodę elektrody bezmembranowej.
Podstawową zasadą metody jodometrycznej jest dodanie do próbki wody siarczanu manganu i zasadowego jodku potasu. Rozpuszczony w wodzie tlen utlenia niskowartościowy mangan do wysokowartościowego manganu, tworząc brązowy osad czterowartościowego wodorotlenku manganu. Po dodaniu kwasu brązowy osad rozpuszcza się i reaguje z jonami jodkowymi, tworząc wolny jod, a następnie wykorzystuje skrobię jako wskaźnik i miareczkuje wolny jod tiosiarczanem sodu w celu obliczenia zawartości rozpuszczonego tlenu.
Jeżeli próbka wody jest zabarwiona lub zawiera materię organiczną mogącą reagować z jodem, nie nadaje się do pomiaru zawartości tlenu rozpuszczonego w wodzie metodą jodometryczną i metodą jej korekcji. Zamiast tego do pomiaru można zastosować elektrodę foliową wrażliwą na tlen lub elektrodę bez membrany. Elektroda wrażliwa na tlen składa się z dwóch elektrod metalowych stykających się z elektrolitem nośnym i selektywnej przepuszczalnej membrany. Błona może przechodzić tylko przez tlen i inne gazy, ale woda i zawarte w niej substancje rozpuszczalne nie mogą przejść. Tlen przechodzący przez membranę jest redukowany na elektrodzie. Generowany jest słaby prąd dyfuzyjny, którego wielkość jest proporcjonalna do zawartości rozpuszczonego tlenu w określonej temperaturze. Elektroda bezfoliowa składa się ze specjalnej katody ze stopu srebra i anody żelaznej (lub cynkowej). Nie wykorzystuje folii ani elektrolitu i między dwoma biegunami nie jest dodawane napięcie polaryzacyjne. Komunikuje się tylko z dwoma biegunami poprzez mierzony roztwór wodny, tworząc baterię podstawową, a cząsteczki tlenu w wodzie są redukowane bezpośrednio na katodzie, a generowany prąd redukcyjny jest proporcjonalny do zawartości tlenu w mierzonym roztworze .
48. Dlaczego wskaźnik rozpuszczonego tlenu jest jednym z kluczowych wskaźników prawidłowego funkcjonowania systemu biologicznego oczyszczania ścieków?
Utrzymanie określonej ilości rozpuszczonego tlenu w wodzie jest podstawowym warunkiem przeżycia i rozmnażania się tlenowych organizmów wodnych. Dlatego wskaźnik rozpuszczonego tlenu jest również jednym z kluczowych wskaźników normalnej pracy systemu biologicznego oczyszczania ścieków.
Urządzenie do biologicznego oczyszczania tlenowego wymaga poziomu rozpuszczonego tlenu w wodzie powyżej 2 mg/l, a urządzenie do oczyszczania biologicznego beztlenowego wymaga poziomu rozpuszczonego tlenu poniżej 0,5 mg/l. Jeśli chcesz wejść w idealny etap metanogenezy, najlepiej nie mieć wykrywalnego rozpuszczonego tlenu (dla 0), a gdy sekcja A procesu A/O jest w stanie beztlenowym, rozpuszczony tlen wynosi korzystnie 0,5 ~ 1 mg/L . Jeżeli ścieki z osadnika wtórnego stosowanego w metodzie biologii aerobowej są kwalifikowane, zawartość rozpuszczonego tlenu w nich jest na ogół nie mniejsza niż 1 mg/l. Jeśli jest za niski (np.<0,5mg/L) lub zbyt wysoka (metoda napowietrzania powietrza >2 mg/l), spowoduje to wyciek wody. Jakość wody pogarsza się lub nawet przekracza standardy. Dlatego też należy zwrócić szczególną uwagę na monitorowanie zawartości tlenu rozpuszczonego wewnątrz urządzenia oczyszczania biologicznego oraz ścieków z jego osadnika.
Miareczkowanie jodometryczne nie nadaje się do badań na miejscu ani nie można go stosować do ciągłego monitorowania lub oznaczania rozpuszczonego tlenu na miejscu. W ciągłym monitorowaniu zawartości tlenu rozpuszczonego w oczyszczalniach ścieków wykorzystuje się metodę elektrody membranowej w metodzie elektrochemicznej. Aby w sposób ciągły rejestrować zmiany DO zmieszanej cieczy w zbiorniku napowietrzającym podczas procesu oczyszczania ścieków w czasie rzeczywistym, powszechnie stosuje się miernik DO z sondą elektrochemiczną online. Jednocześnie miernik DO jest również ważną częścią systemu automatycznej kontroli i regulacji rozpuszczonego tlenu w zbiorniku napowietrzającym. Ponieważ układ regulacji i sterowania odgrywa ważną rolę w jego normalnej pracy. Jednocześnie jest to także ważna podstawa dla operatorów procesów do regulacji i kontroli normalnego funkcjonowania biologicznego oczyszczania ścieków.
49. Jakie są środki ostrożności podczas pomiaru rozpuszczonego tlenu metodą miareczkowania jodometrycznego?
Należy zachować szczególną ostrożność podczas pobierania próbek wody w celu pomiaru rozpuszczonego tlenu. Próbki wody nie powinny mieć długotrwałego kontaktu z powietrzem i nie należy ich mieszać. Podczas pobierania próbek w zbiorniku na wodę należy używać 300 ml wyposażonej w szklaną butelkę z wąską szyjką i jednocześnie mierzyć i zapisywać temperaturę wody. Ponadto w przypadku stosowania miareczkowania jodometrycznego, oprócz wybrania konkretnej metody eliminacji zakłóceń po pobraniu próbki, należy maksymalnie skrócić czas przechowywania, a analizę najlepiej przeprowadzić natychmiast.
Dzięki udoskonaleniom technologii i sprzętu oraz przy pomocy oprzyrządowania miareczkowanie jodometryczne pozostaje najbardziej precyzyjną i niezawodną metodą miareczkowania w analizie rozpuszczonego tlenu. Aby wyeliminować wpływ różnych substancji zakłócających w próbkach wody, istnieje kilka specyficznych metod korekcji miareczkowania jodometrycznego.
Tlenki, reduktory, materia organiczna itp. obecne w próbkach wody zakłócają miareczkowanie jodometryczne. Niektóre utleniacze mogą dysocjować jodek na jod (interferencja dodatnia), a niektóre środki redukujące mogą redukować jod do jodku (interferencja ujemna). interferencja), gdy utleniony osad manganu zostanie zakwaszony, większość materii organicznej może zostać częściowo utleniona, co powoduje błędy ujemne. Metoda korekcji azydkowej może skutecznie wyeliminować zakłócenia azotynów, a gdy próbka wody zawiera żelazo niskowartościowe, w celu wyeliminowania zakłóceń można zastosować metodę korekcji nadmanganianu potasu. Jeżeli próbka wody zawiera barwnik, algi i zawiesiny, należy zastosować metodę korekcji flokulacji ałunu, a metodę korekcji flokulacji siarczanem miedzi i kwasem amidosulfonowym należy zastosować w celu określenia zawartości rozpuszczonego tlenu w mieszaninie osadu czynnego.
50. Jakie są środki ostrożności podczas pomiaru rozpuszczonego tlenu metodą elektrody cienkowarstwowej?
Elektroda membranowa składa się z katody, anody, elektrolitu i membrany. Wnękę elektrody wypełnia się roztworem KCl. Membrana oddziela elektrolit od mierzonej próbki wody, a rozpuszczony tlen przenika i dyfunduje przez membranę. Po przyłożeniu między dwa bieguny stałego napięcia polaryzacyjnego o wartości od 0,5 do 1,0 V, rozpuszczony tlen w mierzonej wodzie przechodzi przez folię i jest redukowany na katodzie, wytwarzając prąd dyfuzyjny proporcjonalny do stężenia tlenu.
Powszechnie stosowanymi foliami są folie polietylenowe i fluorowęglowe, które umożliwiają przenikanie cząsteczek tlenu i mają stosunkowo stabilne właściwości. Ponieważ folia może przenikać różne gazy, niektóre gazy (takie jak H2S, SO2, CO2, NH3 itp.) znajdują się na elektrodzie wskazującej. Depolaryzacja nie jest łatwa, co zmniejsza czułość elektrody i prowadzi do odchyleń w wynikach pomiarów. Olej i tłuszcz w mierzonej wodzie oraz mikroorganizmy w zbiorniku napowietrzającym często przylegają do membrany, poważnie wpływając na dokładność pomiaru, dlatego wymagane jest regularne czyszczenie i kalibracja.
Dlatego analizatory rozpuszczonego tlenu z elektrodą membranową stosowane w systemach oczyszczania ścieków muszą być obsługiwane ściśle według metod kalibracji producenta i wymagane jest regularne czyszczenie, kalibracja, uzupełnianie elektrolitu i wymiana membrany elektrody. Podczas wymiany folii należy to zrobić ostrożnie. Po pierwsze, należy zapobiegać zanieczyszczeniu wrażliwych komponentów. Po drugie, uważaj, aby nie pozostawić pod folią drobnych bąbelków. W przeciwnym razie prąd różnicowy wzrośnie i wpłynie na wyniki pomiarów. Aby dane były dokładne, przepływ wody w punkcie pomiarowym elektrody membranowej musi charakteryzować się pewnym stopniem turbulencji, to znaczy roztwór testowy przechodzący przez powierzchnię membrany musi mieć wystarczające natężenie przepływu.
Ogólnie rzecz biorąc, do kalibracji kontrolnej można używać powietrza lub próbek o znanym stężeniu DO oraz próbek bez DO. Oczywiście najlepiej jest użyć badanej próbki wody do kalibracji. Ponadto należy często sprawdzać jeden lub dwa punkty, aby zweryfikować dane dotyczące korekcji temperatury.
Czas publikacji: 14 listopada 2023 r
