Hidrológiai Közlöny 1971 (51. évfolyam)
4. szám - Dr. Farkas Péter–Bikfalvi István: Irányítástechnika a víz- és szennyvíztisztításban. Polarográfia, amperometria. Az oldott oxigénkoncentráció mérése
Dr. Farkas P.—Bikfalvi /.: Irányítástechnika Hidrológiai Közlöny 1971. 4. sz. 191 U jR* Anód I — § Katód 5. ábra. Elrendezés az oldott oxigén mérésére Puc. 5. ycmanoeKa öah u3Mepemin pacmeopemioeo kucaopoda Abb. 5. Anordnung f iir die Messung des gelösten Sauerstoffs feszültségforrás feszültségéből és a mérés nem a függőleges munkaegyenesen, hanem R m értékétől függő ferde munkaegyenesen történik. A 3. ábra két esetet mutat be. R m í esetén még körülbelül lineáris az összefüggés a koncentráció és az áram között (lásd a 4. ábra). R m 2 esetén azonban már a magasabb oxigénkoncentrációk hatására folyó áram olyan mértékű feszültségesést okoz, hogy a közel állandó szintről lekerülünk és a karakterisztika nemlineárissá válik. R„ n értékét ezért túllépni nem célszerű. 3.1 Mérőelektródok, mérőcellái; A mérés két elektródot igényel, az egyik a mérőelektród, amelyen az áramot szolgáltató elektrokémiai folyamat zajlik le, másik a vonatkoztató elektród. A vonatkoztató elektród szerepe kettős. Egyrészt kapcsolatot létesít a külső villamos áramkör és a folyadék között, másrészt pedig felépítésénél fogva biztosítja, hogy az áthaladó áram által okozott kémiai változások ne okozzanak belső feszültségeltolódást, mert ez a mérőfeszültséget megváltoztatja és ezáltal a mérést meghamisítja. Mérőelektródként nemesfémet használnak, ezek közül a platina kevésbé használatos, gyakoribb az arany és ezüst. Vonatkoztató elektródként olyan anyag alkalmas, mely az oldattal nem polarizálódó elektródrendszert alkot. A ma használatos cellákban ez ezüst, ólom vagy horgany szokott lenni. Korábban felhívtuk a figyelmet arra, hogy a mérési feszültség alatti feszültségen leváló anyagok által létrehozott áram zavarja a mérést. Ezért ezeket az anyagokat az elektródoktól távol kell tartani. Ebből a célból fejlesztették ki a membránnal fedett mérőcellákat. Egyes műanyag fóliák ugyanis az oxigénmolekulák számára átjárhatók (polietilén, teflon). Ha a mérőelektródokat a mérendő közegtől ilyen oxigénáteresztő fóliával elválasztott elektrolitoldatba merítjük, a mérést ugyanúgy elvégezhetjük. Az elektrolitoldat oldott oxigéntartalma ugyanis a külső közegben oldott oxigén koncentrációjától függ. A korszerű oldott oxigénmérőknél általában membránnal borított elektródrendszert alkalmaznak. Az elektródokat, az őket körülvevő — általában kocsonyás állapotú — elektrolitot és a fedő membránt tartalmazó rendszert egy szerkezetileg egységes mérőfejben (mérőcella) egyesítik. A membráncellák előnye, hogy erősen szennyezett folyadékok (szennyvíz) mérésére is kiválóan alkalmasak. Hátrányuk viszonylag kisebb érzékenységük (csekély áramot adnak) és az, hogy időnként (3—6 naponként) cserélni kell az elektródot és a fóliamembránt. A membráncellák kidolgozása adta meg a lehetőséget a saját feszültséges cellák kialakítására. Az ólom vonatkoztató elektród ugyanis a káliumhidroxid elektrolittal éppen 0,7 V elektródfeszültséget hoz létre, ígv külső feszültségforrásra nincs szükség, csupán az áramot mérő műszerre. 3.2 Mérőműszer A szokásos méretű és kialakítású cellák 10 — 30 /(A áramot szolgáltatnak oxigéntelítettség esetén. Ennek az áramnak közvetlen mérése ipari célokra szolgáló műszerrel nem valósítható meg. Ehelyett általában egy, a műszer helyére kapcsolt munkaellenálláson fellépő (az árammal arányos) feszültséget mérnek. Az ellenállás értékét a már elmondottak szerint a linearitás igénye korlátozza, így körülbelül 50 — 70 mV feszültségre lehet számítani. Ezt a feszültséget vagy mérőerősítővel, vagy kompenzográffal mérhetjük. 3.3 IIőmérséklet-kompenzáció A mérőcella áramát egyebek között az oxigénnek a membránon keresztüli diffúziója határozza meg. Ez viszont a hőmérséklettől exponenciálisan függ. A hőmérséklet hatását villamos úton — termisztorral, azaz hőmérsékletfüggő ellenállással — megfelelő kapcsolásban kompenzálni lehet. Meg kell azonban jegyezni, hogy hőmérsékletkompenzációra csak akkor van szükség, ha a mérendő közeg hőmérséklete ingadozik. A szennyvíztisztító telepeken feldolgozásra kerülő víz hőmérsékletének változása csak igen lassú, mondhatni csak az évszakok változását követi. Ennek alapján az automatikus hőmérséklet-kompenzáció nem elsőrendű kérdés, ha a kalibrálást megfelelően végzik. 4. Az oldott oxigén gyakorlati mérése A gyakorlati szakembert természetesen elsősorban az érdekli, hogy milyen mérőkészüléket vásárolhat, azzal hogy kell bánnia és milyen eredményre számíthat. A hazai júacon több oldottoxigén-mérő készülék áll rendelkezésre, a továbbiakban ezeket kívánjuk ismertetni. 4.1 Mérőelektródok, mérőműszerek Az elmúlt évek során a VITUKI munkatársai ezüst-ólom összeállítású mérőcellát alkalmaztak. Ezt a típust újabban már nem készítik, helyette ezüst-cink elektrolitkombinációjú, elektrolit-géllel töltött, teflonmembrános típust alkalmaznak, melynek előnye, hogy az elektrolit kevésbé támadja meg a cella belső szerkezetét, időállandója lénye-
