Hidrológiai Közlöny 1971 (51. évfolyam)

4. szám - Dr. Farkas Péter–Bikfalvi István: Irányítástechnika a víz- és szennyvíztisztításban. Polarográfia, amperometria. Az oldott oxigénkoncentráció mérése

190 Hidrológiai Közlöny 1971. 4. sz. Dr. Farkas P.—Bikjalvi I.: Irányítástechnika dig egyértelmű és lineáris összefüggés szerint a koncentrációra ad felvilágosítást. Laboratóriumi körülmények között a polarográfok ezért igen jól használhatók. Ipari mérések céljaira azonban olyan eljárás kell, mely folyamatosan valamilyen villamos jel formájában adja az információkat — nem pedig értékelésre szoruló diagramot vesz fel. Ha a polarogramon az U feszlütséget úgy választjuk meg, hogy éppen a plató állandó szintű részére essen, akkor már elegendő folyamatosan csak az átfolyó áramot mérni. Az áram az U

1 által jellemzett anyag koncentrációjával arányos. (Az Ü

1 feszültséget leválási feszültségnek is nevezik, mert a mért anyag ezen a feszültségen — illetve ennek környékén — válik le az elektródon.) Az áramot viszont már könnyű mérni, regisztrálni vagy vele szabályozni. A kiválasztott fix feszültségen történő áranunérést amper

cyme.tr iának nevezik. Lényeges körülmények azonban a következők: a) Az U

2 feszültséggel jellemzett — másik — anyag koncentrációjával már nem I

2 értéke, hanem I

2—I

1 értéke arányos, /j-et tehát kompenzálni kell, ezt azonban csak akkor lehet egyszerűen elvégezni, ha értéke nem változik. b) A maradékáramot mindenképpen kompenzálni kell. Maradékáramnak nevezzük azt az áramot, mely akkor folyik, ha a mérendő anyag koncentrációja nulla. Ekkor a leválási feszültségen sem alakul ki lépcső (hiszen a lépcső magassága a koncentrációval arányos), hanem mindössze csekély — a különböző szennyeződésekből adódó — áram folyik. c) Ha két olyan anyag fordul elő, melyek leválási feszültsége közel van, vagy egybeesik, akkor a mért áram értékét mindkettő koncentrációja együttesen szabja meg, a mérés nem lesz szelektív. d) Gondoskodni kell arról, hogy az elektródon leváló anyagok onnan el legyenek távolítva, különben a mérést meghamisítják. e) A mérendő áramértékek igen kicsik (mikroamper nagyságúak). Az áram erősségét az szabja meg, hogy az oldott anyag a levált anyag pótlására az elektródnak — éppen a leválás következtében elszegényedett — körzetébe milyen gyorsan jut el. Nyugodt vízben ez a diffúziós jelenség segítségével, keveréssel, illetve áramló közeg esetén az áramlás útján pótlódik. Kellően érzékeny mérés céljára éppen ezért megfelelő áramlásról kell gondoskodni. 3. Az oldott oxigén mérése A vízben oldott oxigén mérésére kémiai analitikai módszer is van (Winkler-módszer), melyet széles körben alkalmaznak. Hátránya, liogy a kivett mintát azonnal konzerválni kell és emiatt bizonyos fokig nehézkes. Hátránya ezenkívül természetesen, hogy nem folyamatos, és automatizálás alapjául nem szolgálhat. A polarografia, illetve az amperometria azonban folyamatos mérésre is lehetőséget ad. Az oldott oxigén leválása már egészen kis feszültség esetén megindul, így már kis feszültségen is áram folyik. Az áram a feszültség növekedésével növekszik, de a növekedés meredeksége egyre csökken, míg 0,7 V környékén közel állandó szint alakúi ki. A 3. ábra különböző oxigénkoncentrációkra jellemző polarogramsereget mutat be. A mérésre legcélszerűbb a 0,7 V feszültséget munkaponti feszültségnek választani. A 0,7 V feszültségen fellépő áram és a koncentráció összefüggését a 4. ábra mutatja, a mérési elrendezést pedig az 5. ábra szemlélteti. A mérőelektródokra külső feszültségforrásból műszeren keresztül adunk feszültséget, a fellépő áramot a műszer mutatja. Ha a műszer belső ellenállása nulla lenne, akkor az elektródokon minden koncentráció mellett 0,7 V feszültség volna. A 3. ábrán ezt a függőleges, R

m =0 munkaegyenes szemlélteti, ennek megfelelő a 4. ábrán látható R

m = 0 jelleggörbe. A valóságban azonban a mérőberendezés ellenállása nem nulla. Ekkor az áram hatására keletkező feszültségesés levonódik a külső 3. ábra. Az 0

2 polarográjiás görbeserege Puc. 3. Pad no/inpoepatfiunecKiix npumx o.in O. Abb. 3. Polarographischc Kurvenschar O., Puc. 4. B.iuüHue sejimuHbi paöoiezo conpomuejieuua na duazpaMMy moKa Koiiifeiimpaijuu KucAopoda, HaxodmfeaocH e i)ejiAe u3MepumenbHoeo npufíopa Abb. 4. Einjlus8 der Gr üsse des Arbeitswiderstands auj das Diagramm des Sauerstoffkonzentrationsstromes der Sauerstoff—Messzelle