给水排水工程典型水质检测仪表-pH,溶解氧,氧化还原电位,浊度,碱度,颗粒计数,生化需氧量,电导率

沟通原电池的内电路。
原电池
• 2.2. 2
• 氧化还原电位检测仪 表
M (s)
溶解 析出
Mn+ (aq) + ne-
电极电位
• 2.2. 2 电极电位
• 氧化还原电位检测仪 表
M (s) 溶解 析出 Mn+ (aq) + ne-
溶解＞沉积
溶解＜沉积
• 2.2. 2
• 氧化还原电位检测仪 表
电极反应：存在于溶液中的离子在电极表面得到或失去电子而产生的氧化或还 原反应 电极电位：金属极板表面上带有过剩负电荷；溶液中等量正电荷的金属离子受 负电荷吸引，较多地集中在金属极板附近，形成所谓双电层结构，电极和电解 质溶液间电位差称为电极电位
• 水处理流程水质检测仪表
02
• pH、碱度、电导率仪等
• 2.2. 1
• 饮用 水处理系统检测仪 表
• 2.2. 2
• pH计
a：氢离子的活度
原理
pH是氢离子活度的负对数
测量方法
电极电位法，该方法是基于两个电极 上发生的电化学反应
E：电池电动势测量值 D：电极响应极差 E*：电池电动势常数 pH：溶液的pH
氢离子敏场效应 晶体管电极
0~14
-5~130 ℃
• 2.2. • pH计 2
• 2.2. 1
• 饮用 水处理系统检测仪 表
• 2.2. 2
•碱度
• 2.2. 2
• 碱度
定义
水体接受强酸的氢离子的能力；维持水体pH稳定的能力 水体综合性特征指标 种类：强碱、弱碱、强碱弱酸盐、有机碱
• 2.2. 2 标准电极电位
• 氧化还原电位检测仪 表 标准氢电极(SHE)
电极电位：符号ox/red，单位V。 电极电位与电对本性、温度、浓 度有关。 电极电位绝对值无法直接测定，
H+(c) | H2 (p) , Pt (s)
2H＋＋2e-＝H2
使用的是相对值，以标准氢电极
( SHE)为参照。
• 2.2. 2
• 氧化还原电位检测仪 表
液接电位
液接电位是在两种组成不同或浓度不同的溶液接触界面上，由于溶液中正 负离子扩散通过界面的迁移率不相等，破坏界面上的电荷平衡，形成双电
层，产生一个电位差，达到平衡时，与此相对应的电位差。
• 氧化还原电位检测仪 表 常用参比电极 饱和甘汞电极(SCE) 电极组成式 Pt | Hg2Cl2(s)| Hg (l) | Cl-(c) 电极反应 Hg2Cl2(s) + 2e2Hg(l) + 2Cl298.15K时， SCE = 0.241 2V。
目录
01 自动化控制基础知识
02 给排水自动化仪表与设备
03 水泵及管道系统的控制调节
04 给水处理系统的控制技术
05 污水厂的检测与仪表 06 污水处理厂的监视操作与自动控制
二
给排水自动化仪表与设备
2.2 典型水质检测仪表
2.2 典型水质检测仪表
01 Text here
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子后的产物
• 2.2. • 碱度 2
在线碱度分析仪
• 2.2. • 碱度 2
pH 指
示 物
酚酞：
• 2.2. 酚酞： 2
结构：pH<8.2的溶液里为无色的内酯式结构，当8.2醌式结构。 变色范围：8.2 ～ 10.0 变色规律： • 酚酞遇酸溶液不变色,遇中性溶液也不变色，遇碱溶液变红色。
将氧化还原反应的化学能转化成电
能的装置称为原电池
任何一个氧化还原反应都可以设计
成一个原电池
• 2.2. 2 原电池的组成
• 氧化还原电位检测仪 表
两个半电池（或电极）:半电池包括电极材料（电极板）和电解质溶液， 电极板是电池反应中电子转移的导体，氧化还原电对的电子得失反应在 溶液中进行 盐桥 盐桥：连接两个半电池， 电极板 半电池 Zn2+/Zn 电极板 半电池 Cu2+/Cu
碱度单位：mmol/L，德国度，碳酸钙碱度（mg/L）
• 2.2. 2
• 碱度
定义
水体接受强酸的氢离子的能力；维持水体pH稳定的能力 水体综合性特征指标 种类：强碱、弱碱、强碱弱酸盐、有机碱
碱度单位：mmol/L，德国度，碳酸钙碱度（mg/L）
• 2.2. • 碱度 2 测定方法：
• 2.2. • pH计 2
不同类型pH计的特点
类型 液体电极 凝胶电极 固体电极 高聚物 内参比液 液体：KCl、LiCl pH范围 0~14 0~14 0~14 温度 -30~140 ℃ -10~100 ℃ 0~110 ℃ 特点 耐较高温度和压力 电极维护简单、重复性好 相应速度快 无需添加外参比介质 维护简单、重复性好、响应 速度快 响应速度极快 危险性低
(Cr O / Cr ) (Cr O
22 7 3
22 7
• 2.2. • 氧化还原电位检测仪 2 表 ORP的影响因素
沉淀的生成
在氧化还原电对中沉淀生成将显著地改变氧化型或还原型物质浓度，使电 极电位发生变化
Ag+ + eAg， =0.799 6V
(Ag /Ag) (Ag /Ag)
Pt | H2(100kPa) |H+(a=1)‖Mn+(a) |M
• 2.2. 2 溶液的ORP
• 氧化还原电位检测仪 表
E=指示-参比-液接
• 2.2. 2 参比电极
• 氧化还原电位检测仪 表
在参比电极上进行的电极反应必须是单一的可逆反应，制作方便，重现性好， 电极电势稳定。一般都采用难熔盐电极作为参比电极 不容易发生极化,如果一旦电流过大，产生极化，则断电后其电极电势应能很 快恢复原值 在温度变化时，其电极电势滞后变化应较小 重现性好
• 2.2. • 碱度 2 测定方法：
甲基橙碱度：直接用酸滴定溶液pH至4.4~4.5时所得到的碱度，即以甲基橙 （或甲基红-亚甲基蓝混合指示剂）指示剂变色点作为滴定终点时的碱度。
R: 有机胺分子中的有机基团 M：金属 M(OH)n：金属氢氧化物
M+(OH)n-1：金属氢氧化物结合一个氢离
难溶电解质：难溶盐、氧化物及氢氧化物 例：氯化银电极 氧化还原电对：AgCl /Ag 电极组成式： Cl－|AgCl(s) , Ag(s) 电极反应式： AgCl +
e-
Ag + Cl-
• 2.2. 2 氧化还原电极
• 氧化还原电位检测仪 表
将惰性极板浸入含有同一元素的两种不同氧化值的离子的溶液中构成的电极
例：将Pt铂片插入Fe3+及Fe2+的溶液
氧化还原电对：
电极组成式：
Fe3+ / Fe2+ Fe3+(c1), Fe2+(c2) | Pt(s)
电极反应式：
Fe3+ + e-
Fe2+
• 2.2. 2 气体电极
• 氧化还原电位检测仪 表
将气体物质通入含有相应离子的溶液中，并用惰性金属作导 电极板构成的电极
0.05916V n
lg
c(Ag )
1
Ag++ ClAgCl [Ag+]= Ksp / [Cl-]=1.7710-10 10 1 . 77 10 (Ag /Ag) 0.7996V 0.05916V lg 1 =0.799 6V-0.577V = 0.223V
• 2.2. • 氧化还原电位检测仪 2 表 测量ORP的影响因素
• 氧化还原电位检测仪 表
金属－金属离子电极 由金属板插入到该金属的盐溶液中构成 例：银电极
氧化还原电对： Ag+ / Ag
电极组成式： 电极反应： Ag+(c) | Ag(s)
Ag+ +
e-
Ag
• 2.2. 2
金属－金属难溶电解质－阴离子电极
离子的溶液中构成的电极
• 氧化还原电位检测仪 表
将金属表面涂渍上其金属难溶电解质的固体，然后浸入到与该电解质具有相同阴
• 2.2. • 氧化还原电位检测仪 2 表 ORP的影响因素
酸度
若介质中的H+和OH-参加了电极反应，溶液pH的变化可影响电极电位
Cr2O72- + 14 H+ + 6e2Cr3+ + 7H2O
20.05916 V c(Cr2O7 ) c 14(H ) / Cr ) ln 6 c 2(Cr 3 ) 3
酸碱中和滴定：以标准酸溶液中氢离子与
样品中氢氧根离子和弱酸根离子进行中和 反应。
OH− + H+ → H2O CO32- + H+ → HCO−
HCO3− + H+ → CO2+H2O
PO4−3 + H+ → HPO42− HPO4−2 + H+ → H2PO4− [SiO(OH)3−] + H+ → [Si(OH)40] B(OH)4− + H+ → B(OH)3 + H2O
背景知识
氧化还原电位：简称ORP（Oxidation-Reduction Potential）
或Eh，表示某种物质结合或失去电子的难易程度
环境意义：表示介质氧化性或还原性的相对程度，是环境介 质的综合性指标；不可定量分析氧化物/还原物的浓度
• 2.2. 2
• 氧化还原电位检测仪 表
原电池
标准条件：IUPAC 298.15 K，H2分压为100 kPa， a(H+) = 1， 标准氢电极= 0 V
• 2.2. 2 标准电极电位
• 氧化还原电位检测仪 表
将待测电极和已知电极组成原电池
原电池的电动势：
E=待测-已知 电极电位应是下述电池的平衡电动势：
铜电极电极电位的测定 E (Cu 2 /Cu ) SHE (Cu 2 /Cu ) 0.00000 V (Cu 2 /Cu )
• 氧化还原电位检测仪 表 常用参比电极 AgCl/Ag电极 电极组成式
Ag | AgCl(s) | Cl-(c)
电极反应 AgCl + e298.15K时， Ag +Cl-
(AgCl/Ag) = (AgCl/Ag) - 0.059 16V×lg[Cl-]
此电极对温度变化不敏感，甚至可在>80℃使用。
• 2.2. 2
• 氧化还原电位检测仪 表 指示电极
对溶液ORP变化响应快、重现性好
ORP的测定与溶液离子活度符合能斯特方程
• 2.2. 2
• 氧化还原电位检测仪 表 指示电极类型
金属－金属离子电极 金属－金属难溶电解质－阴离子电极
氧化还原电极
气体电极
• 2.2. 2
例：氢电极
氧化还原电对： H+ / H2
电极组成式：
电极反应式：
H+(c) | H2 (p) , Pt (s)
2H+
+
2e-
H2
• 2.2. • 氧化还原电位检测仪 2 表 ORP的计算
• 2.2. • 氧化还原电位检测仪 2 表 ORP的计算
Nernst方程表明： • 电极电位受电极本性，温度和氧化剂、还原剂及相关介质的浓度或分压的影响 • 温度一定时，氧化型浓度愈大，则值愈大；还原型浓度愈大，则值愈小。
• 2.2. • 碱度 2
• 2.2. • 碱度 2
• 2.2. • 碱度 2
水中碱度的来源？
• 2.2. 2
•氧化还原电位检测仪表
• 2.2. 2
• 氧化还原电位
Pourbaix diagram (Fe-O-H)
Pourbaix diagram (U-O-H)
• 2.2. 2
• 氧化还原电位检测仪 表
总碱度
AT = [HCO3−]T + [CO32−]T + [B(OH)4−]T + [OH−]T + [PO43−]T + [HPO42−]T
+ [SiO(OH)3−]T − [H+]sws − [HSO4−]− [HF]
• 2.2. 2
• 碱度 测定ຫໍສະໝຸດ 法： 酚酞碱度：直接用酸滴定溶液pH至8.3时所得到的碱度，即以酚酞指示剂变 色点作为滴定终点时的碱度，氢氧根浓度与碳酸根浓度之和。
• 酚酞在强碱中由红色迅速退为无色,而在浓酸中也会变色,在稀酸溶液中酚酞滴加过量造成沉淀,使溶液变成
白色浑浊。 • 酚酞的醌式或醌式酸盐，在碱性介质中很不稳定，它会慢慢地转化成无色羧酸盐式；遇到较浓的碱液， 会立即转变成无色的羧酸盐式。所以，酚酞试剂滴入浓碱液时，酚酞开始变红，很快红色退去变成无色。 酚酞遇浓硫酸变橙色。