Hidrológiai Közlöny 1971 (51. évfolyam)

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

Hidrológiai Közlöny 1971. 4. sz. 189 VÍZELLÁTÁS —CSATORNÁZÁS Irányítástechnika a víz- és szennyvíztisztításban Polarográfia, amperometria. Az oldott oxigénkoncentráció mérése FARKAS PÉTER*—BIKF A L V I 1STVÁ N** 1. Bevezetés A kémiai jellemzők mérésének két jellegzetes esetéről a pH- és a redoxpotenciál méréséről előző közleményeinkben [1, 2] rövid ismertetést adtunk. A vízgazdálkodás vízminőségi paraméterei között azonban legalább olyan jelentősége van az oldott oxigén koncentrációjának, mint az előbbi jellemzőknek. Az oldott oxigén koncentrációját ma már az analitikai módszerek mellett, sőt egyre inkább helyettük, villamos úton — elektrokémiai módszerrel — mérik. A módszer a polarográfiás, illetve amperometriás mérések közé tartozik, ezért röviden össze kell foglalnunk az ezekre vonatkozó alapvető ismereteket. 2. Polarográfia — amperometria Az összetételméréssel általánosságban foglalkozó korábbi közleményünkben [3] az elektrokémiai eljárások három alapvető változatát említettük meg aszerint , hogv a vizsgálandó oldatba merített mérőelektródok között milyen villamos jellemzőt mértünk. (Feszültségmérés esetén potenciometriás, árammérés esetén polarográfiás, illetve amperometriás, végül vezetőképesség mérése esetén vezetőképességmérési módszerről beszélünk.) Ha az elektródokra kívülről feszültséget kapcsolunk és mérjük az áthaladó áramot, azt tapasztaljuk, hogy az elektród-folyadék-elektród rendszer nem úgy viselkedik, mint a fémes vezetők, nem követi az Ohm-törvényt. Ismeretes, hogy fémes vezetőkön átfolyó áram a feszültséggel egyenesen * Vízgazdálkodási Tudományos Kutató Intézet, Budapest. ** Mélyépítési Tervező Vállalat, Budapest. 1. ábra. Fémes vezetők áram-feszültség diagramja Puc. 1. JJuaepaMMa aanpHjtceHUSi mona .\temaAAuiecKux npoeoOmiKoe Abb. 1. StromSpannungsdiagramm der metallischen Leiter arányos, a kettő közti összefüggés lineáris (1. ábra), A folyadékos rendszer (egy adott esetben) a 2. ábra, szerinti viselkedést mutat, ha az elektródok közti feszültséget fokozatosan növeljük. Eleinte adott feszültségértékig alig folyik áram, ez az úgynevezett maradékáram, majd hirtelen emelkedni kezd az áramerősség, később közel állandó szint alakul ki, a feszültség növelése az áram értékét alig változtatja, majd ismét egy lépcső következik, végül pedig az áram egyre növekedni fog. Megállapították, hogv a lépcsők helye (az it feszültség, ahol a lépcsőmagasságnak megfelelő áramváltozás fele, — illetve két lépcső áramának középértéke folyik) azaz U

1, illetve U

2 „féllépcsőpotenciálok" értéke attól függ, hogy milyen anyagok vannak a folyadékban oldva. A lépcsők magassága — azaz I

v illetve I

2 áram — pedig attól függ, hogy ezek az anyagok milyen koncentrációban vannak jelen. (Valójában a feszültségértékek az alkalmazott elektródok minőségétől, az áramértékek az elektród felületektől is függenek, ugyanannál a mérőelrendezésnél viszont csak a minőségtől és koncentrációtól.) A 2. ábrát polarogramnak nevezik, a készüléket, mellyel a feszültséget fokozatosan lehet növelni és közben az átfolyó áramot regisztrálni, polarográfnak, a módszert pedig polaroyráfiának nevezik. Az elnevezés a lejátszódó jelenségeket fedi, a jellegzetes lépcsős összefüggés ugyanis az elektródok feszültség következtében beálló polarizálódása (vízszintes szakaszok) és a diffúzió útján odajutott oldott anyagok által létrehozott depolarizálódás (felfutó szakaszok) miatt jön létre. A polarográfia nagy előnye, hogy igen jól reprodukálható, a féllépcsőpotenciál egyértelműen az anyagi minőségre, az 7-érték (diffúziós áram) pe-. U, U

7 2. ábra. Oldatok áram-feszültség diagramja Puc. 2. JJuaepuMMa tianpHJtceuun moKa pacmeopoe Abb. 2. Stromspannungadiagramm der Lösungen