כיצד פועלים מנתחי חמצן מומס
תכולת החמצן במים יכולה להראות באופן מלא את מידת הטיהור העצמי של המים. למפעלי טיהור ביולוגיים המשתמשים בבוצה פעילה, חשוב מאוד לדעת את תכולת החמצן של מיכלי אוורור ותעלת חמצון. הגדלת החמצן המומס בביוב תקדם פעילויות ביולוגיות שאינן מיקרואורגניזמים אנאירוביים, כך שהיא יכולה להסיר חומרים נדיפים ולהקל על היונים המחומצנים באופן טבעי לטהר את הביוב.
קיימות שלוש שיטות עיקריות לקביעת תכולת החמצן: ניתוח קולורימטרי אוטומטי ומדידה של אנליזה כימית, מדידת שיטה פרמגנטית ומדידה שיטה אלקטרוכימית. כמות החמצן המומס במים נמדדת בדרך כלל בשיטה אלקטרוכימית. המפעל של מאי אימץ חיישן חמצן מומס HD369L ומשדר חמצן מומס MX30.
חמצן יכול להתמוסס במים, והמסיסות תלויה בטמפרטורה, בלחץ הכולל של פני המים, בלחץ החלקי ובמלחים המומסים במים. ככל שהלחץ האטמוספרי גבוה יותר, כך גדלה יכולתם של המים להמיס חמצן. מערכת היחסים נקבעת על פי חוק הנרי וחוק דלטון. חוק הנרי קובע כי מסיסותו של גז פרופורציונלית ללחץ החלקי שלו.
קח את חיישן החמצן המומס HD369L כדוגמה. האלקטרודה מורכבת מקתודה (בדרך כלל עשויה מזהב ופלטינה), אלקטרודה נגדית (כסף) עם זרם, ואלקטרודת ייחוס (כסף) ללא זרם. האלקטרודה טבולה באלקטרוליט כגון KCl, KOH, והחיישן מכוסה על ידי דיאפרגמה. האלקטרודות והאלקטרוליט מופרדים מהנוזל הנמדד ובכך מגנים על החיישן מפני בריחת האלקטרוליט ומחדירת חומרים זרים שיגרמו לזיהום והרעלה.
מתח מקטב מופעל בין האלקטרודה הנגדית לקתודה. אם תא המדידה טובל במים עם חמצן מומס, החמצן מתפזר דרך הסרעפת ומולקולות החמצן הקיימות על הקתודה (עודף אלקטרונים) מופחתות ליוני הידרוקסיד:
מקבילה אלקטרוכימית של כסף כלוריד מושקעת על האלקטרודה הנגדית (חסרת אלקטרונים): 4Ag בתוספת 4Cl-? 4AgCl בתוספת 4e-.
עבור כל מולקולת חמצן, הקתודה פולטת 4 אלקטרונים, והאלקטרודה הנגדית מקבלת אלקטרונים ליצירת זרם. גודל הזרם הוא פרופורציונלי ללחץ החמצן החלקי של הביוב הנמדד. האות נשלח אל השנאי יחד עם אות הטמפרטורה הנמדד על ידי ההתנגדות התרמית על החיישן. המשדר מחשב את תכולת החמצן במים על ידי שימוש בעקומת הקשר בין תכולת החמצן המאוחסנת בחיישן לבין לחץ וטמפרטורה חלקי חמצן, ולאחר מכן ממיר אותו לפלט אות סטנדרטי. תפקידה של אלקטרודת הייחוס הוא לקבוע את הפוטנציאל הקתודי.
זמן התגובה של חיישן החמצן המומס HDL369L הוא: 90 אחוז מהערך הנמדד הסופי לאחר 3 דקות, ו-99 אחוז מהערך הנמדד הסופי לאחר 9 דקות; דרישת קצב הזרימה המינימלית היא 0.5 ס"מ לשנייה.
