3. Analityczne metody oznaczania
3.2. Oznaczenie dwutlenku chloru zgodnie z DIN 38 408-G5
Miareczkowanie
Metoda ta oparta jest na utlenianiu DPD przez ClO2. Powstały barwnik jest następnie wybielany przez miareczkowanie roztworem siarczanu amonowego żelaza (II). Stężenie dwutlenku chloru można obliczyć na podstawie ilości zużytego roztworu.
Alternatywa
Alternatywą dla tej metody jest fotometryczne oznaczanie ClO2 za pomocą DPD. Podobnie jak w przypadku chloru, stężenie ClO2 oblicza się na podstawie absorpcji, stosując współczynnik właściwy dla dwutlenku chloru.
H2N
3 Analityczne metody oznaczania
3.3 Oznaczenie ozonu zgodnie z DIN 38 408-G3
3 metrody
Trzy metody oznaczania ozonu są wymienione w tej normie. Miareczkowanie jodometryczne i dwa oznaczenia fotometryczne z zastosowaniem DPD lub trisulfonianu indygo. Spośród tych metod, metoda DPD jest prawdopodobnie najczęściej stosowana w dziedzinie kontroli użytkowej. Ozon reaguje z DPD tworząc czerwony barwnik, w taki sam sposób jak chlor i dwutlenek chloru. Stężenie ozonu jest obliczane na podstawie zmierzonej absorpcji przy użyciu współczynnika specyficznego dla ozonu.
3.4 Metoda ciągłego pomiaru stężenia środka dezynfekcyjnego
Pomiar ciągły
Opisane już metody oznaczania nie są metodami pomiaru ciągłego (online), a próbki pobierane są w określonym czasie i przeprowadzane są pojedyncze pomiary.
Norma DIN 19643 określa ciągły pomiar, kontrolę i rejestrację wolnego chloru i odczynu pH dla uzdatniania wody w basenach pływackich i kąpielowych (wyjątek: baseny z zimną wodą <2m3).
Dla kontroli stężenia środka dezynfekującego, może być korzystne, jeśli sygnał elektryczny proporcjonalny do stężenia środka dezynfekującego jest stale dostępny. Sygnał ten może być użyty jako sygnał wejściowy do dozownika środka dezynfekującego, co oznacza, że stężenie może być kontrolowane całkowicie automatycznie.
3.5 Czujniki amperometryczne
Jedną z możliwych metod ciągłego oznaczania wolnego chloru, dwutlenku chloru lub ozonu jest oznaczenie elektrochemiczne przy użyciu czujników amperometrycznych.
Zasada pomiaru
Substancja, która ma być oznaczona (np. chlor) reaguje na elektrodzie roboczej (katodzie).
Mierzony jest prąd, który jest proporcjonalny do stężenia tej substancji w roztworze.
Wersje
Czujniki amperometryczne można podzielić ze względu na następujące kryteria (patrz Rys. 3):
- Systemy 2-elektrodowe
- Systemy 3-elektrodowe z przełączaniem potencjostatycznym Czujniki dostępne są zarówno w wersji otwartej jak i z osłoną membranową.
3 Analityczne metody oznaczania
Rys. 3: Schematyczne przedstawienie czujników amperometrycznych pokazujący metody konstrukcji 2-elektrodowej i 3-elektrodowej.
Bezpośredni kontakt
W przypadku, gdy badana woda ma bezpośredni kontakt z elektrodami, możliwa jest dezaktywacja elektrody z powodu gromadzenia się zanieczyszczeń lub ubocznej reakcji elektrochemicznej.
W takim przypadku wymagane jest ciągłe czyszczenie elektrod za pomocą piasku kwarcowego lub perełek szklanych albo teflonowych. Mierzona woda przepływa przez specjalną armaturę
przepływową w celu zapewnienia odpowiedniego wzburzenia cząstek czyszczących. Stały kontakt cząsteczek z powierzchnią elektrod utrzymuje je w stanie wolnym od zanieczyszczeń.
Elektrody chronione
Jednym z możliwych sposobów zabezpieczenia elektrod przed szkodliwymi zanieczyszczeniami jest zamknięcie komory pomiarowej membraną mikroporowatą (patrz Rys. 4). W ten sposób, komora elektrod wypełniona elektrolitem jest chroniona przed bezpośrednim kontaktem z wodą.
Zanieczyszczenia nie mogą już gromadzić się na powierzchni elektrod. Dzięki właściwościom hydrofobowym, membrana nie przepuszcza wody. Substancje jonowe zawarte w wodzie są
zatrzymywane przez membranę, podczas gdy substancja, która ma być badana, może przechodzić przez membranę bez ograniczeń. Dyfuzja substancji przez membranę zapewnia, że stężenia po obu stronach membrany są równe.
Dobór cel jest zależny od ciśnienia
Cele pokryte membraną mogą być używane tylko do ciśnienia około 1 bara; nie mogą występować wahania ciśnienia.
do przetwornika
(1) Diaphragma
(2) Elektrod przeciwna (CE) (3)Elektroda odniesienia (RE)
Pomiar lub elektroda robocza (ME)
(4)
(5) Elektrolit (6) Izolacja System 2-elektrodowy System 3-elektrodowy
3 Analityczne metody oznaczania
Rys. 4: Schematyczne przedstawienie czujnika amperometrycznego pokrytego membraną, w którym zastosowano metodę konstrukcji 2-elektrodowej Zalety cel pokrytych membraną
- brak zanieczyszczenia elektrod
- zdefiniowany skład elektrolitu w komorze testowej - sygnał pomiarowy ma niską zależność od przepływu - niska zależność od składu wody, która ma być mierzona Uwaga
Ze względu na zdefiniowany skład elektrolitu w celi pomiarowej pokrytej membraną, prąd w celi jest równy zeru w przypadku braku jakiejkolwiek substancji, która ma być analizowana. Unika się w ten sposób czasochłonnej procedury kalibracji. Należy jedynie określić nachylenie.
(5)
do przetwornika
(1) Membrana
(2) Elektroda przeciwna (CE)
(3) (3) Elektroda pomiarowa z warstwą elektrolitu
(4) Elektrolit (5) Izolacja (5)
(4) (4)
(1) (3)(5)
(2)
3 Analityczne metody oznaczania
3.5.1
Reakcje na powierzchniach metali, warstwa dyfuzyjna Nernsta
Aby zrozumieć sposób działania amperometrycznych cel pomiarowych, należy najpierw zbadać zjawiska komunikacyjne, które zarządzają transportem reagujących cząstek na powierzchni elektrody. Aby to zrobić, zbadamy profil przepływu na powierzchni elektrody (patrz Rys. 5):
Rys. 5: Profil przepływu na powierzchni elektrody
W obszarach z przepływem laminarnym i turbulentnym transport cząstek odbywa się poprzez konwekcję. Konwekcja jest wywoływana np. przez mieszanie lub wstrząsanie. W obszarze warstwy dyfuzyjnej Nernsta transport cząstek odbywa się wyłącznie poprzez dyfuzję. Mieszanie nie ma wpływu na przebieg procesu w obszarze warstwy dyfuzyjnej Nernsta. Tutaj transport cząstek jest przyspieszany przez wzrost temperatury i obniżenie lepkości mierzonego medium.
Grubość warstwy dyfuzyjnej Nernsta (ok. 10-2 do 10-3cm) zależy od szybkości mieszania i lepkości roztworu.
3.5.2 System 2-elektrodowy Zasada
System 2-elektrodowy składa się z elektrody pomiarowej (ME) i elektrody przeciwnej (CE).
Pomiędzy ME i CE przykładane jest określone napięcie (napięcie polaryzacji). W idealnym przypadku, tylko analit (czyli środek dezynfekcyjny, który ma być oznaczony) reaguje na to napięcie. Rys. 6 poniżej pokazuje cztery różne strefy:
I brak reakcji analitu na elektrodzie roboczej, ponieważ przyłożone napięcie jest zbyt niskie.
II redukcja analitu rozpoczyna się na katodzie, jednak przyłożone napięcie nie jest jeszcze na tyle wysokie, aby osiągnąć strefę kontrolowanego dyfuzyjnie prądu granicznego, tzn. nie wszystkie cząsteczki analitu są redukowane natychmiast na powierzchni elektrody.
Potencjał związany z punktem Y (patrz Rys. 6 i Rys. 7) nazywany jest potencjałem półfalowym analitu. Potencjał ten ma wartość charakterystyczną dla danego analitu.
III strefa pomiarowa: cały analit na powierzchni elektrody jest natychmiast redukowany. Szybkość reakcji jest określana wyłącznie przez dyfuzję cząsteczek analitu przez warstwę dyfuzyjną Nernsta na powierzchni katody.
IV zachodzą niepożądane reakcje utleniaczy, które są trudniejsze do zredukowania niż analit.
Elektroda (katoda) Powierzchnia elektrody Warstwa dyfuzyjna Nersta (grubość 10-2 - 10-3 cm) Obszar przepływu laminarnego Obszar przepływu trubulentego
3 Analityczne metody oznaczania
Rys. 6: Schematyczne przedstawienie przepływu prądu w zależności od przyłożonego napięcia w amperometrycznej celi pomiarowej
Profil stężenia
Jeżeli rozważymy profil stężenia analitu A w warstwie granicznej elektroda/roztwór w zależności od odległości od powierzchni elektrody, to w roztworze wzburzonym otrzymamy następujący wykres (patrz Rys. 7):
Rys. 7: Profil stężenia analitu A w warstwie granicznej elektroda/roztwór (roztwór mieszany)
Gałęzie X, Y i Z wykresu na rys. 7 odpowiadają punktom X, Y i Z na rys. 6.
Z
X Y
I II III IV
IG
2
0 Prąd ograniczony dyfuzyjnie IG
Natężenie
Napięcie
Z X
Y
I II
CA
CA/2
0 Stężenie analitu
Odległość od powierzchni elektrody
I Warstwa dyfuzyjna
Nernsta (roztwór obojętny) II Roztwór mieszany
(z obszarami laminarnymi i turbulentnymi)
3 Analityczne metody oznaczania
Po przyłożeniu napięcia
analit A jest zużywany na powierzchni elektrody i reaguje zgodnie z poniższą reakcją, tworząc produkt P:
Wielkość przyłożonego napięcia
wpływa na liczbę cząsteczek analitu, które reagują na powierzchni elektrody. Przy napięciu w strefie III (Rys. 6, napięcie u Z), każda cząsteczka A reaguje natychmiast po dotarciu do powierzchni katody. Stąd, stężenie A bezpośrednio na powierzchni katody jest równe zeru.
Gradient stężenia powstaje w cienkiej warstwie granicznej (warstwa dyfuzyjna Nernsta) pomiędzy elektrodą pomiarową lub roboczą (ME) a elektrolitem. Składniki, które biorą udział w procesie, muszą przejść przez tę warstwę graniczną. Proces transportu analitu przez warstwę dyfuzyjną Nernsta na powierzchni katody jest najwolniejszy i dlatego jest to etap determinujący szybkość całej reakcji. W konsekwencji, szybkość reakcji katodowej jest określana przez kolejne dostarczenie czynnika utleniającego na powierzchnię katody (polaryzacja stężeniowa). W wyniku tego przepływ prądu pomiędzy anodą i katodą jest ograniczony (dyfuzyjnie sterowany prąd ograniczający).
Zasada pomiaru
Prąd (kontrolowany dyfuzyjnie prąd graniczny), który płynie w strefie III (Rys. 6) jest proporcjonalny do stężenia analitu w mierzonym medium. Mierzoną zmienną jest spadek napięcia, który prąd generuje na oporniku. Wielkość sygnału wyjściowego może być zmieniana poprzez wielkość oporu.
Sygnał wyjściowy jest mierzony za pomocą woltomierza wysokoimpedancyjnego lub miernika pH.
Po przyłożeniu napięcia polaryzującego (strefa III, Rys. 6), należy odczekać do momentu osiągnięcia równowagi pomiędzy elektrodą a otaczającym ją roztworem w odniesieniu do
późniejszego dostarczenia analitu do katody. Czas ten nazywany jest czasem polaryzacji i może wynosić kilka minut lub nawet godzin, jeśli czujnik jest wprowadzany do medium po raz pierwszy.
3.5.3 System 3-elektrodowy Potencjał stabilny
W przypadku układu 3-elektrodowego selektywność jest zwiększona przez lepszą stabilność potencjału: układ składa się z elektrody pomiarowej lub roboczej (ME), elektrody przeciwnej (CE) oraz elektrody odniesienia (RE). Potencjał między ME i RE jest utrzymywany na wartości
wymaganej dla reakcji przepływowej za pomocą potencjostatycznego układu przełączającego. RE nie przewodzi żadnego prądu. Prąd przepływa przez CE. Ponownie, w przypadku systemu
3-elektrodowego, kontrolowany dyfuzyjnie prąd ograniczający jest proporcjonalny do stężenia analitu.
Układ 2-elektrodowy może być również stosowany do pomiaru analitu, pod warunkiem, że
stosowane jest jedno mierzone medium o znanym składzie, tj. dodawany jest tylko jeden określony analit.
A + n e- p
n-3 Analityczne metody oznaczania
3.6 Procesy chemiczne na elektrodzie pomiarowej
Elektroda pomiarowa (zwana również elektrodą roboczą) wykonana jest z metalu szlachetnego, takiego jak platyna lub złoto, i jest podłączona jako katoda, tzn. analit, jako utleniacz, jest tu redukowany. Schematycznie, biorąc chlor jako przykład:
Elektroda przeciwna jest często wykonana z srebra. Utlenianie odbywa się jako reakcja uboczna w CE, anodzie, np:
Błędy pomiaru
Układ dwuelektrodowy ma tę wadę, że potencjał pomiędzy ME i CE może się zmieniać. Dotyczy to w szczególności układu otwartego, gdyż warunki na elektrodach mogą się tu zmieniać w wyniku wahań składu wody. Jeśli potencjał się zmienia, to inne utleniacze zawarte w wodzie, o napięciu polaryzacji w podobnym zakresie, mogą również reagować i zniekształcać wynik.
3.6.1
Zależność temperaturowa
Proces dyfuzji jest zależny od temperatury. Kontrolowany przez dyfuzję prąd ograniczający wzrasta wraz ze wzrostem temperatury. W 2-elektrodowych i 3-elektrodowych celkach pomiarowych,
zależność temperaturowa może być uwzględniona poprzez wbudowanie czujnika temperatury.
W przypadku czujników JUMO, efekty temperaturowe specyficzne dla ogniwa są uwzględniane przez odpowiednie rezystory NTC.
3.6.2
Procedura kalibracji
ZeroZazwyczaj procedura kalibracji obejmuje regulację zera i nachylenia. Jednakże, w przypadku czujników pokrytych membraną, komora elektrody zawiera określony elektrolit, z którym czujnik nie wykazuje sygnału zerowego. W związku z tym, w tym przypadku nie jest wymagana regulacja zera przy użyciu wody wolnej od analitu. Ułatwia to znacznie kalibrację, ponieważ nie ma potrzeby usuwania analitu z medium pomiarowego poprzez równolegle połączony filtr z węglem aktywnym lub podobny układ.
Nachylenie
Do dostosowania nachylenia wykorzystuje się stężenie analitu ustalone metodą referencyjną (np.
metodą DPD). Nachylenie jest dostosowywane tak, aby stężenie analitu ustalone metodą odniesienia było przypisane do sygnału napięcia oznaczenia amperometrycznego. Próbka do oznaczenia wartości odniesienia powinna być pobrana z punktu włączenia czujnika tak blisko, jak to możliwe.
Systemy testowe
Odpowiednie zestawy do oznaczania wolnego chloru, dwutlenku chloru lub ozonu są powszechnie dostępne w sprzedaży. Firmy dostarczające zestawy do badań, które działają na zasadzie
fotometrycznej, to VWR International (dawniej Merck) i Marcherey-Nagel. W razie potrzeby można użyć kolorymetrycznych systemów testowych, pod warunkiem, że mają one wymaganą dokładność pomiaru. Próbka, która jest używana do określenia wartości odniesienia powinna być pobrana jak najbliżej miejsca, w którym zamontowany jest czujnik.
Cl2 + 2 e- 2 Cl
-Ag0 Ag+ + e
-4 Pomiar
4.1 Budowa celki pomiarowej JUMO dla wolnego chloru, dwutlenku chloru i ozonu
Cele pomiarowe JUMO
Cele pomiarowe JUMO to pokryte membraną, amperometryczne, 2-elektrodowe systemy
pomiarowe (patrz Rys. 8). Wbudowana w obudowie elektronika dostarcza nieskalibrowany sygnał 4 - 20 mA, który może być dalej przetwarzany np. przez wskaźnik/sterownik JUMO dTRANS Az 01 (karta katalogowa 20.2550). Przyrząd spełnia dwie funkcje: dostarcza wymagane napięcie
zasilające i umożliwia prostą kalibrację systemu pomiarowego. Cele mogą być również podłączone do innych wskaźników, regulatorów, rejestratorów lub systemów PLC, pod warunkiem, że napięcie zasilania i kalibracja na to pozwalają. Obecnie dostępne są różne zakresy pomiarowe dla wolnego chloru, dwutlenku chloru i ozonu, patrz karta katalogowa JUMO 20.2630.
Rys. 8: Cela pomiarowa JUMO z wskaźnikiem i regulatorem JUMO dTRANS Az 01
4.1.1 Elektrody
Budowa 2-elektrodowej celki pomiarowej
Elektroda robocza (katoda) wykonana jest ze złota (Au). Anoda, pełniąca funkcję elektrody odniesienia i przeciwnej, wykonana jest ze srebra (Ag) i pokryta warstwą chlorku srebra (AgCl).
Budowa 3-elektrodowej celki pomiarowej
Ogniwa 3-elektrodowe działają na zasadzie potencjostatu. Elektroda odniesienia i elektroda przeciwna są oddzielone. Potencjał elektrody odniesienia jest szczególnie stały, co wynika z jej wysokiej impedancji. Prąd przepływa przez elektrodę przeciwną. Również w tym przypadku
elektroda robocza wykonana jest ze złota, a elektroda odniesienia z Ag/AgCl. Elektroda przeciwna jest wykonana ze stali nierdzewnej.
4 Pomiar
4.1.2 Typy membran
Selektywność cel może być kontrolowana przez wybór typu membrany:
Hydrofobowa, mikroporowata membrana
W wyniku ich hydrofobowych (odpychających wilgoć) właściwości, membrany nie mogą być
zwilżane przez wodę (lub ogólnie przez substancje polarne). W ten sam sposób, substancje jonowe są zatrzymywane przez membranę. W przypadku celki do pomiaru chloru, skutkuje to na przykład tym, że aniony podchlorynu nie są w stanie przeniknąć przez membranę i dotrzeć do komory elektrolitu. Dlatego cela nie mierzy OCl-. Barierowy efekt membrany dotyczy substancji znajdujących się zarówno w mierzonej wodzie, jak i w komorze elektrolitowej.
Jeśli membrana wejdzie w kontakt z czynnikami pochodzącymi ze środków myjących, czyszczących lub dezynfekujących, hydrofobowe właściwości membrany zostaną utracone i membrana stanie się przepuszczalna. Z tego powodu, należy bezwzględnie unikać kontaktu z tymi substancjami. W ten sam sposób należy unikać zanieczyszczenia membrany przez brud lub chemikalia. Cele z hydrofobowymi, mikroporowatymi membranami mogą być używane tylko do wody o jakości wody pitnej lub basenowej.
Membrany hydrofobowe są używane w instalacjach do oczyszczania wolnego chloru, dwutlenku chloru i ozonu.
W przypadku dwutlenku chloru i ozonu, membrana, która jest niewrażliwa na chemikalia i naprężenia, może być również użyta. Ta opcja nie jest dostępna dla chloru, ponieważ ten typ membrany jest nieprzepuszczalny dla chloru.
Membrana odporna na działanie chemikaliów i tensydów
Ten typ membrany nie posiada żadnych porów. Analit (ClO2, O3) przechodzi przez membranę w wyniku "fizycznego procesu rozpuszczania". Zaletą tego typu membran jest ich niewrażliwość na wiele substancji chemicznych oraz na tensyd, czyli związki powierzchniowo czynne.
Wszelkie zanieczyszczenia, które mogły się zgromadzić na membranie mogą być delikatnie usunięte za pomocą szczotki.
Hydrofilowa, mikroporowata membrana
Zarówno substancje o budowie polarnej jak i jonowej mogą przechodzić przez ten typ membrany (przyciągającej wilgoć). Ma to tę zaletę, że również w tym przypadku jon podchlorynu może przechodzić przez membranę razem z przeciwjonem.
Jony zarówno z mierzonej wody jak i z elektrolitu mogą przechodzić przez membranę. Przepływ jonów z wody do elektrolitu jest pożądany. Ucieczka jonów z elektrolitu do wody jest niepożądana, ponieważ w wyniku tego elektrolit stopniowo przestaje spełniać swoją funkcję. Istnieją różne możliwości spowolnienia wymiany, a co za tym idzie procesu rozcieńczania elektrolitu:
- zwiększenie lepkości elektrolitu - zmniejszenie powierzchni otworu
Oczywiście, środki te spowolnią również szybkość reakcji celki pomiarowej. W rezultacie, należy znaleźć kompromis pomiędzy żywotnością a szybkością reakcji.
Również w tym przypadku, cele z membranami hydrofilowymi mogą być używane tylko w wodzie o jakości wody pitnej lub basenowej.
Medium pomiarowe zawierające związki tensydowe może prowadzić do przyspieszonej wymiany pomiędzy elektrolitem a medium. To, czy cela z membraną hydrofilową może być używana w wodzie zawierającej tensydy, musi być sprawdzone w każdym przypadku, ponieważ nie jest możliwe sformułowanie ogólnych stwierdzeń dotyczących żywotności w związku z różnorodnością stosowanych tensydów i stężeń tensydów.
4 Pomiar
4.1.3 Elektrolit
Elektrolit znajduje się w komorze elektrody (a także w jej osłonie membranowej). Elektroda odniesienia (w systemach 3-elektrodowych) oraz połączona elektroda odniesienia i elektroda przeciwna (w systemach 2-elektrodowych) wytwarzają stały potencjał w elektrolicie.
Jako elektrolit stosuje się zwykle roztwór wodny zawierający halogenek alkaliczny. Roztwór elektrolitu może również zawierać dodatkowe składniki, które są kluczowe dla funkcji pomiarowej.
Są to na przykład substancje buforowe w przypadku celki pomiarowej dla wolnego chloru (zmniejszona zależność pH).
4.1.4 Minimalny przepływ
Do uzyskania sygnału wymagana jest minimalna prędkość przepływu równa 15 cm/sek.
Odpowiada to przepływowi 30 l/h, jeśli cela jest zamontowana w armaturze JUMO. Powyżej tej minimalnej prędkości przepływu sygnał pomiarowy jest tylko w niewielkim stopniu zależny od przepływu.
4.1.5 Kompensacja temperatury
Sygnał pomiarowy czujników amperometrycznych jest zależny od temperatury. W wyższych temperaturach membrana staje się bardziej przepuszczalna dla analitów i wzrasta kontrolowany dyfuzyjnie prąd graniczny. Automatyczna kompensacja temperatury za pomocą zintegrowanego rezystora NTC kompensuje ten efekt specyficzny dla danej celki pomiarowej.
4 Pomiar
4.2 Typy cel i membran do specjalnych zastosowań
4.2.1
Cela pomiarowa dla wolnego chloru o obniżonej czułości pH
Wolny chlor występuje w analitach jako HOCl i OCl-. Stosunek tych dwóch różnych typów chloru zmienia się w zależności od wartości pH analitu. To zachowanie jest opisane przez krzywą dysocjacji. Tradycyjne cele pomiarowe (z odporną na wilgoć mikroporowatą membraną) reagują tylko na HOCl. Składnik OCl- w mierzonym roztworze nie jest brany pod uwagę. Jeśli wartość pH mierzonego roztworu zmieni się po kalibracji celki, powstaje błąd pomiarowy. Przy oznaczaniu wolnego chloru za pomocą konwencjonalnych cel, wartość pH musi być utrzymywana na stałym poziomie (∆pH ≤ 0.05) po kalibracji celki. Zależności te wyjaśnione są schematycznie na Rys. 9 za pomocą grafiki.
Rys. 9: Schematyczny wpływ zmian wartości pH na sygnał wyjściowy tradycyjnej celki pomiarowej
- Jeśli wartość pH mierzonego roztworu obniża się, to składnik HOCl wzrasta, a OCl- maleje p sygnał pomiarowy wzrasta o wielkość błędu pomiarowego
- Jeśli wartość pH mierzonego roztworu wzrasta, to składnik HOCl maleje, a OCl- wzrasta p sygnał pomiarowy zmniejsza się o wielkość błędu pomiarowego
Cela pomiarowa o zredukowanej zależności od pH
Jeśli system kontroli pH jest zbyt drogi lub niewykonalny, istnieje możliwość zastosowania celki pomiarowej JUMO dla wolnego chloru (zmniejszona zależność od pH).
Hydrofilowa membrana tego czujnika amperometrycznego pozwala zarówno kwasowi podchlorowemu jak i podchlorynowi z mierzonej wody dotrzeć do komory elektrody przez membranę. Buforowany elektrolit ustawia tutaj specyficzny stosunek HOCl i OCl-.
OCl
4 Pomiar
Ponieważ rzeczywisty proces pomiarowy odbywa się w komorze elektrolitowej celki, sygnał pomiarowy jest niezakłócony w zakresie od pH 5 do 7. W zakresie od pH 7 do 10,5 utrata czułości (błąd pomiaru) wynosi zaledwie 10%.
Dla porównania
Przy pH 10 cela pomiarowa JUMO dla wolnego chloru ( obniżona zależność od pH) dostarcza jeszcze około 70% oryginalnego sygnału dla pH 7.
Czujnik może być stosowany w zakresie od pH 4 do 12.
Przy pH 9, tradycyjne cele pomiarowe dla wolnego chloru dostarczają tylko około 5% oryginalnego sygnału dla pH 7. Pomiar powyżej pH 8 jest praktycznie niemożliwy.
Kolejną zaletą celki pomiarowej JUMO dla wolnego chloru ( obniżona zależność od pH) jest jej niewrażliwość na kwas (izo)cyjanurowy - mierzy ona również wolny chlor utworzony przez kwas (izo)cyjanurowy. Konwencjonalne cele wskazują wartość pomiarową, która w tym przypadku jest o wiele za mała.
Budowa celki pomiarowej
Cela pomiarowa JUMO do pomiaru wolnego chloru ( obniżona zależność pH) jest
potencjostatycznym 3-elektrodowym czujnikiem z mikroporowatą, hydrofilową membraną i specjalnym elektrolitem. Elektroda robocza wykonana jest ze złota, wysokoimpedancyjna
elektroda odniesienia ze srebra/halogenku srebra, a przewodząca prąd elektroda przeciwna ze stali nierdzewnej.
Warunki pracy
Cela może być używana w wodzie o jakości wody pitnej lub basenowej. W każdym przypadku należy sprawdzić kompatybilność z tensydami (patrz rozdział 4.1.2 "Rodzaje membran").
Odpowiednimi środkami chlorującymi są np. nieorganiczne związki chloru, takie jak chlor gazowy (Cl2), NaOCl, Ca(OCl)2, CaCl(OCl) i tak dalej, ale także organiczne związki chloru na bazie kwasu (izo)cyjanurowego.
Mierzoną zmienną jest wolny chlor (w tym "chlor kwasu (izo)cyjanurowego") niezależny od stężenia kwasu (izo)cyjanurowego. Połączony chlor (chloramina) nie jest mierzony.
Wymagany przepływ padający na membranę wynosi 15cm/s, podobnie jak w przypadku innych komórek pomiarowych. Odpowiada to przepływowi 30l/godzinę, jeśli czujnik jest zamontowany w armaturze przepływowej JUMO.
Regulacja zera / kompensacja temperatury
Regulacja zera nie jest wymagana, ponieważ cela działa bez prądu zerowego.
Kompensacja temperatury jest zintegrowana w czujniku.
4.2.2
Membrany odporne na tensydy i chemikalia do pomiaru dwutlenku chloru i ozonu
Cele pomiarowe z hydrofobową, mikroporowatą membraną są uszkadzane przez tensydy, czyli związki powierzchniowo czynne (patrz rozdział 4.1.2 "Rodzaje membran"). Ten typ membrany traci swoje właściwości hydrofobowe w wyniku działania tensydów. Woda, która ma być mierzona może dostać się do elektrolitu, a elektrolit może wydostać się przez membranę. Funkcja celi jest
Cele pomiarowe z hydrofobową, mikroporowatą membraną są uszkadzane przez tensydy, czyli związki powierzchniowo czynne (patrz rozdział 4.1.2 "Rodzaje membran"). Ten typ membrany traci swoje właściwości hydrofobowe w wyniku działania tensydów. Woda, która ma być mierzona może dostać się do elektrolitu, a elektrolit może wydostać się przez membranę. Funkcja celi jest