恒奧德解析溶解氧儀原理及分類

發布時間：2019-11-06瀏覽次數：1840返回列表

溶解氧儀是測量溶解在水溶液內的氧氣的含量。氧氣通過周圍的空氣、空氣流動和光合作用溶解于水中?？捎脕頊y量用來對氧含量會影響反應速度、流程效率或環境的流程進行監控:如水產養殖、生物反應、環境測試(湖、溪、海洋)、水/廢水處理、葡萄酒生產。
儀器特點
溶解氧儀是測量溶解在水溶液內的氧氣的含量。氧氣通過周圍的空氣、空氣流動和光合作用溶解于水中。

通過呼吸和分解作用，溶解氧會在水中消耗，主要依靠空氣和光合作用進行補充。水中氧的含量主要取決于溫度。溫水的氧濃度要低于冷水。但溶氧含量過高對動植物會有害。
溶氧電可以用來測量現場或實驗室內被測樣品水溶液內的溶氧含量。由于溶解氧是水的質量的主要指標之一，因此溶氧電可廣泛用于各種場合下的溶氧含量的測量，尤其是養殖水、光合作用和呼吸作用及現場測量。在對溪水和湖水支持生物存活的能力進行評估時，要進行生化需氧量測試(BOD)在消耗氧氣的含有有機物的樣品水溶液變腐時對其進行測量并確定溶氧濃度和樣品水溶液溫度之間的關系
溶氧濃度通常用mg/L(每升水的溶氧量)或ppm(百萬分之幾)。有些儀表將計算出的氧含量和觀察到的濃度進行比較得出飽和度百分比(O2% sat.)
確定溶氧有兩種方式，譜式和原電池式。譜式電需儀表輸入一電壓對電進行

化。由于外加電壓可能要15分鐘才能穩定，因此譜式電使用前通常要進行預熱確保電能妥當化。原電池式的兩個由兩種不同的能自發化產生電壓的金屬構成。由于原電池式的電壓是自發產生而不是外界提供的，因此原電池式電使用時無需譜式電化所需的"預熱"。
環境影響
適當的溶氧對好的水質是必不可少的，所有的生命形態都需要氧。天然的溪水凈化過程要求有恰當的氧含量供給有氧生命形態。如水中的氧含量低于5.0mg/L，水生物生存就有困難，濃度越低越困難。如氧含量低于1-2mg/L并持續幾小時將導致水生物大批死亡。
應用場合
溶氧電可用來測量用來對氧含量會影響反應速度、流程效率或環境的流程進行監控:如水產養殖、生物反應、環境測試(湖、溪、海洋)、水/廢水處理、葡萄酒生產。
溫度補償
對標準溶氧測量說，溫度影響到氧的溶解度和擴散速度，因此必須進行溫度補償。
鹽度修正
溶解鹽的存在限制了可溶解于水的氧的含量。氧的濃度和分壓之間的關系隨著每份樣品溶液鹽度的不同而變化，因此多數的儀表制造商提供人工調節鹽度來修正由離子濃度不同而造成的變化。
生化需氧量
BOD 測試一般用于污水處理廠，水處理廠需要知道微生物分解有機物質時從水中消耗的氧的量，這點很重要。該測試可使水處理廠確定水處理的效力或仍然存在的污染量。通過測量特定培養期起始及終止時溶解于樣品內的氧的含量可以確定廢水、排出液和污水的相對需氧量?？赏ㄟ^測出時間1的溶氧(T1)，減去時間2的溶氧(T2);將該數值乘以Z終樣品體積(VF)并除以Z初樣品體積(V)來計算出BOD。

BOD (mg/L) = (T1 – T2)VF/V
故障處理
使用譜式電時，校正或測量前要預熱至少15-30分鐘。

為確保膜的電解液內沒有氣泡，ASI膜帽在設計上要求在裝上膜頭時要排除掉所有液腔內的空氣。

膜表面上不能留有任何氣泡，否則它會將氣泡當作氧飽和樣品進行讀數。

即使使用的是帶有自動溫度補償的儀表，也要在接近樣品溶液的溫度下校正電。

電應在空氣中校正，以空氣作為的飽和溶解氧標準點。

由于電對氧的消耗，探頭表面氧的濃度會瞬間降低，因此測量時要對溶液進行攪拌，這很重要。

如膜已破損則要進行更換。
測定原理
常見的溶氧儀多采用隔膜電作換能器，將溶氧濃度(實際上是氧分壓)轉換成電信號，再經放大、調整(包括鹽度、溫度補償)，由模數轉換顯示。

溶氧儀實用的膜電有兩種類型:譜型(Polarography)和原電池型(Galvanic Cell)。譜型(Polarography):電中，由(Au)環或鉑(Pt)金環作陰;銀-氯化銀作陽。電解液為氯化鉀溶液。陰外表面覆蓋一層透氧薄膜。薄膜可采用聚四氟乙烯、聚氯乙烯、聚乙烯、硅橡膠等透氣材料。陰陽兩電之間外加0.5~1.5伏的

化電壓。有的化電壓為0.7伏。當溶解氧透過薄膜到達陰表面，在電上發生如下反應。

陰被還原:O2+2H2O+4e→4OHˉ

同時，陽被氧化:4Clˉ+4Ag-4e→4AgCl

在正常情況下，上述還原-氧化反應產生的擴散電流i∞之值與溶氧濃度成正比。可用下式表示:

i∞=nFA(Pm/L)Cs

式中:i∞-穩定狀態的擴散電流

n-得失電子數

F-法拉第常數(96500 庫侖)

A-陰表面積(平方厘米)

Pm-薄膜的滲透系數(厘米2/秒)

L-薄膜的厚度(厘米)

Cs-溶解氧濃度(ppm)

當電結構和薄膜確定之后，式中A、Pm、L、n等均為常數。令K= nFA(Pm/L)，則上

式中:i∞=KCs。

因此可見，只要測得擴散電流i∞，即可測得溶解氧濃度。為消除溫度、鹽度和氣壓因素影響，各型號產品采用各自技術進行補償。

原電池型(Galvanic Cell):當外界氧分子透過薄膜進入電內相到達陰的三相界面時，產生下式反應。

銀陰被還原:O2+2H2O+4e→4OHˉ

同時，鉛陽被氧化:2Pb+2KOH+4OHˉ-4e→2KHPbO2+2H2O

即:氧在銀陰上被還原為氫氧根離子，并同時向外電路獲得電子;鉛陽被氫氧化鉀溶液腐蝕，生成鉛酸氫鉀，同時向外電路輸出電子。接通外電路之后，便有信號電流通過，其值與溶氧濃度成正比。
儀器分類
◆按便攜性分為:便攜式溶解氧儀，臺式溶解氧儀和筆式溶解氧儀。

◆按用途分為:實驗室用溶解氧儀，工業在線溶解氧儀等。

◆按程度分為:經濟型溶解氧儀，智能型溶解氧儀，型溶解氧儀或分為指針式溶解氧儀，數顯式溶解氧儀。

◆筆式溶解氧儀，一般制成單一量程，測量范圍狹，為專用簡便儀器。

便攜式和臺式溶解氧儀測量范圍較廣，常用儀器，不同點是便攜式采用直流供電，可攜帶到現場。實驗室溶解氧儀測量范圍廣、功能多、測量精度高。

工業用溶解氧儀的特點是要求穩定性好、工作可靠，有一定的測量精度、環境適應能力強、抗干擾能力強，具有模擬里量輸出、數字通訊、上下限報警和控制功能等。

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