Klordioksid- eller fritt klornivåer bestemmes i henhold til det amperometriske måleprinsippet.
Klordioksidet (ClO2) i mediet diffunderer gjennom sensormembranen og reduseres til kloridioner (Cl-) ved arbeidselektroden. Ved motelektroden oksideres sølv til sølvklorid.
Elektronavgivelse ved arbeidselektroden og elektronopptak ved motelektroden fører til at det flyter en strøm som er proporsjonal med konsentrasjonen av klordioksid i mediet. For klordioksid er denne prosessen uavhengig av pH-verdien over et stort område. For fritt klor er prosessen derimot avhengig av pH-verdien. Derfor må måling av fritt klor alltid inkludere en pH-måling for å kompensere.
Den amperometriske målingen av desinfeksjonsmidler som brom og ozon fungerer på en lignende måte. Her diffunderer brom- og ozonmolekylene gjennom sensormembranene og reduseres.
Transcript Title
Måling av klor: Forstå prinsippet
Mange væsker er viktige i vårt daglige liv.
Det kan være vann, drikkevarer, meieriprodukter, kjemikalier, syrer og baser eller farmasøytiske produkter.
Kvaliteten på disse væskene bestemmes av deres kjemiske og fysiske egenskaper. For å vurdere disse egenskapene brukes ulike måleprinsipper. Et av disse prinsippene er måling av klorinnholdet i væsker for å vurdere desinfeksjonsevnen.
Desinfeksjon ødelegger patogener som bakterier eller sopp og forhindrer spredning av sykdommer. Klor er involvert i ulike kjemiske reaksjoner under produksjonsprosessen, noe som gjør det avgjørende for industrien og folkehelsen. Klor fjernes ved å tilføre enten fritt klor eller klordioksid, ozon eller ultrafiolett stråling til vannet. For å sikre trygt drikkevann er det viktig å opprettholde klorrester i ulike vannbehandlingsprosesser.
Fritt klor, også kjent som hypoklorsyre, er det viktigste desinfeksjonsmiddelet i vannbehandling siden det har en sterk desinfiserende effekt, er nesten luktfritt og gir en depoteffekt.
I 1908 utviklet Jon L. Leal, en amerikansk fysiker, den første regelmessige kloreringen av offentlig vannforsyning i New Jersey, og kunne oppnå en drastisk reduksjon av vannbårne sykdommer.
La oss se nærmere på desinfeksjon ved hjelp av fritt klor. I drikkevannsbehandlingen brukes ulike kloreringsstrategier for å sikre trygg distribusjon og trygt forbruk. Desinfeksjonskapasiteten og den kjemiske likevekten til fritt klor avhenger av pH-verdien i vannet. Hvis pH-verdien er over 8, er ikke fritt klor lenger tilstrekkelig effektivt. Ved pH-verdier under 4 frigjøres det til og med farlig klorgass. Den høyeste effektiviteten av fritt klor oppnås mellom pH 4 og 8. En parallell pH-måling for kompensasjon forhindrer forvrengte måleverdier.
Måling av fritt klor kan bestemmes ved hjelp av amperometriske eller fotometriske måleprinsipper, og det er avgjørende for å opprettholde desinfeksjonsnivået i vanndistribusjonssystemer. Ved fotometrisk måling blandes et reagens med vannprøven. Dette reagenset reagerer med det frie kloret, noe som resulterer i en spesifikk rødlig farge på prøven. Jo mer fritt klor som er tilgjengelig, desto høyere er fargeintensiteten. Denne fargeintensiteten måles deretter, basert på det faktum at den rødlige fargen absorberer, eller demper, lys med en bestemt bølgelengde. Kaliumjodid brukes ofte i klortestmetoder, spesielt i DPD-metoden for måling av totalklor.
La oss nå konsentrere oss om det amperometriske måleprinsippet. En amperometrisk sensor består vanligvis av en gullkatode, også kalt arbeidselektrode, og en sølv/sølvkloridelektrode som danner anoden.
Begge elektrodene tilføres en likespenning. Katode og anode er plassert i et reaksjonskammer som er fylt med en elektrolytt. En membran skiller reaksjonskammeret fra mediet som skal måles. Membranen er laget av superhydrofob PVDF. Den tillater gassformig fritt klor å diffundere, mens den frastøter hypokloritt-ioner på grunn av deres negative ladning. Membranen oppfører seg på samme måte som cellemembraner hos for eksempel bakterier.
Når sensoren senkes ned i et medium som inneholder fritt klor, diffunderer HOCl-molekylene gjennom sensormembranen og reduseres til kloridioner ved gullkatoden i reaksjonskammeret. Ved anoden reagerer sølv til sølvklorid og frigjør elektroner. Dette resulterer i at det går en strøm gjennom utladningssystemet som er koblet til anoden og katoden. Denne strømmen er proporsjonal med konsentrasjonen av fritt klor.
Strømmen behandles i transmitteren og vises som konsentrasjon i mg/l. Ved måling av fritt klor må også pH-verdien bestemmes for å kompensere for den pH-avhengige dissosiasjonen av fritt klor. Hvis pH-kompensasjonen i transmitteren er aktivert, inkluderes pH-verdien i henhold til den forhåndsinnstilte kurven, og transmitteren viser de reelle måleverdiene.
Det amperometriske måleprinsippet muliggjør kontinuerlig måling av klorkonsentrasjonen og krever svært lite vedlikehold. Fri klorrest er nødvendig for å nøytralisere potensielle forurensninger under distribusjon og sikre effektiv desinfeksjon. Klorovervåking bidrar til å optimalisere klordoseringen, inkludert marginalklorering og superklorering/deklorering, og reduserer driftskostnadene.
Klormåling er avgjørende for sikker desinfeksjon av vann i mange bruksområder, for eksempel lovpålagt desinfeksjon av avløpsvann, desinfeksjon av drikkevann, avsalting av sjøvann, i kraftverk, desinfeksjon av emballerte matvarer, bokser og flergangsflasker, og i svømmebassengvann. Måling av totalt restklor er viktig i kommunal avløpsvannbehandling for å sikre trygge utslipp til naturlige vannforekomster.
Hva er klor?
Klor er et kjemisk grunnstoff med symbolet Cl og atomnummer 17. Ved romtemperatur eksisterer det som en gulgrønn gass og tilhører halogengruppen i det periodiske system. På grunn av sin posisjon i det periodiske systemet er klor svært reaktivt og finnes ofte i naturen i form av ioniske forbindelser. Det er rikelig til stede i jordskorpen og i sjøvann, ofte i form av saltlake. I kommersiell sammenheng produseres det meste av elementært klor fra saltlake gjennom prosesser som elektrolyse, noe som gjør det lett tilgjengelig for ulike industrielle og desinfeksjonsformål.
Typer klor i vann
I vannbehandling kan klor finnes i tre former: fritt klor, kombinert klor og totalklor. Fritt klor refererer til klor som er tilgjengelig for aktiv desinfisering og dreping av skadelige patogener som bakterier og virus. Kombinert klor, derimot, dannes når fritt klor reagerer med organisk materiale eller ammoniakk i vannet, noe som resulterer i forbindelser som er mindre effektive som desinfeksjonsmidler. Totalt klor er summen av både fritt klor og kombinert klor. Det er avgjørende å forstå disse forskjellene for å kunne gjennomføre en effektiv vannbehandling og sørge for sikkerheten og kvaliteten på vannforsyningen.
Måling av klorkonsentrasjon
Nøyaktig måling av klorkonsentrasjonen er avgjørende for å sikre at vannbehandlings- og desinfeksjonsprosessene er effektive. En mye brukt teknikk er DPD-metoden, som innebærer at man tilsetter et reagens til vannprøven og observerer fargeforandringen som oppstår. Denne metoden kan måle fritt klor, kombinert klor, klordioksid og totalklor. Andre teknikker inkluderer bruk av teststrimler, som er en enkel og rask måte å måle klornivået på, selv om de kanskje ikke er like nøyaktige. Kolorimetre, som måler mengden farget lys som absorberes av en prøve, og amperometriske inline-sensorer/online-analysatorer, som gir kontinuerlige sanntidsmålinger, brukes også ofte i ulike applikasjoner.
