溶解氧 儀的測(cè)定方法原理
在污水處理過程中，通過增加污水中的氧含量使污染物通過活化泥漿被分解出來，達(dá)到污水凈化的目的，測(cè)量氧含量有助于確定佳的凈化方法和經(jīng)濟(jì)的曝氣池配置。在生物發(fā)酵過程中氧含量的測(cè)量數(shù)據(jù)可對(duì)藝過程行導(dǎo)，如判斷發(fā)酵過程的臨界氧濃度、發(fā)酵罐的供氧能力以及菌體的活性和菌體的生長(zhǎng)量等，并根據(jù)發(fā)酵時(shí)的供氧和需氧變化來導(dǎo)補(bǔ)料操作。
原理
溶解度取決于溫度、壓力和水中溶解的鹽
、溶解氧分析儀測(cè)量原理氧在水中的溶解度取決于溫度、壓力和水中溶解的鹽。溶解氧分析儀傳感分是由金電(陰)和銀電(陽)及氯化鉀或氫氧化鉀電解液組成，氧通過膜擴(kuò)散入電解液與金電和銀電構(gòu)成測(cè)量回路。當(dāng)給溶解氧分析儀電加上0.6~ 0.8V 的化電壓時(shí)，氧通過膜擴(kuò)散，陰釋放電子，陽接受電子，產(chǎn)生電流，整個(gè)反應(yīng)過程為:陽 Ag+Cl→AgCl+2e- 陰 O2+2H2O+4e→4OH- 根據(jù)法拉定律:流過溶解氧分析儀電的電流和氧分壓成正比，在溫度不變的情況下電流和氧濃度之間呈線性關(guān)系。
表示方法
二、溶解氧含量的表示方法溶解氧含量有3 種不同的表示方法:氧分壓(mmHg);百分飽和度(%);氧濃度(mg/L 或10-6)，這3 種方法本質(zhì)上沒什么不同。
⑴分壓表示法:氧分壓表示法是基本和本質(zhì)的表示法。根據(jù)Henry 定律可得，P=(Po2+P H2O)×0.209，其中，P 為總壓;Po2 為氧分壓(mmHg);P H2O 為水蒸氣分壓;0.209 為空氣中氧的含量。
?、瓢俜诛柡投缺硎痉?由于曝氣發(fā)酵十分復(fù)雜，氧分壓不能計(jì)算得到，在此情況下用百分飽和度的表示法是合適的。例如將標(biāo)定時(shí)溶解氧定為，零氧時(shí)為0%，則反應(yīng)過程中的溶解氧含量即為標(biāo)定時(shí)的百分?jǐn)?shù)。
?、茄鯘舛缺硎痉?根據(jù)Henry 定律可知氧濃度與其分壓成正比，即:C=Po2 ×a，其中C 為氧濃度(mg/L);Po2 為氧分壓(mmHg);a 為溶解度系數(shù)(mg/mmHg·L)。溶解度系數(shù)a 不僅與溫度有關(guān)，還與溶液的成分有關(guān)。對(duì)于溫度恒定的水溶液，a 為常數(shù)，則可測(cè)量氧的濃度。氧濃度表示法在發(fā)酵業(yè)中不常用，但在污水處理、生活飲用水等過程中都用氧濃度來表示。
影響溶解氧測(cè)量的因素
三、影響溶解氧測(cè)量的因素氧的溶解度取決于溫度、壓力和水中溶解的鹽，另外氧通過溶液擴(kuò)散比通過膜擴(kuò)散快，如流速太慢會(huì)產(chǎn)生干擾。
?、?溫度的影響由于溫度變化，膜的擴(kuò)散系數(shù)和氧的溶解度都將發(fā)生變化，直接影響到溶氧電電流輸出，常采用熱敏電阻來消除溫度的影響。溫度上升，擴(kuò)散系數(shù)增加，溶解度反而減小。溫度對(duì)溶解度系數(shù)a 的影響可以根據(jù)Henry 定律來估算，溫度對(duì)膜擴(kuò)散系數(shù)β可以通過阿侖尼烏斯定律來估算。
⑴氧的溶解度系數(shù):由于溶解度系數(shù)a 不僅受溫度的影響，而且受溶液的成分的影響。在相同氧分壓下，不同組分的實(shí)際氧濃度也可能不同。根據(jù)亨利定律可知氧濃度與其分壓成正比，對(duì)于稀溶液，溫度變化溶解度系數(shù)a 的變化約為2%/ ℃。
?、颇さ臄U(kuò)散系數(shù):根據(jù)阿侖尼烏斯定律，溶解度系數(shù)β與溫度T 的關(guān)系為:C=KPo2·exp(-β/T)，其中假定K、Po2 為常數(shù)，則可以計(jì)算出β在25℃時(shí)為2.3%/ ℃。當(dāng)溶解度系數(shù)a 計(jì)算出來后，可通過儀表示和化驗(yàn)分析值對(duì)比計(jì)算出膜的擴(kuò)散系數(shù)(這里略去計(jì)算過程)，膜的擴(kuò)散系數(shù)在25℃時(shí)為1.5%/℃。
?、?大氣壓的影響根據(jù)Henry 定律，氣體的溶解度與其分壓成正比。氧分壓與該地區(qū)的海拔度有關(guān)，原地區(qū)和平原地區(qū)的差可達(dá)20%，使用前須根據(jù)當(dāng)?shù)卮髿鈮盒醒a(bǔ)償。有些儀表內(nèi)配有氣壓表，在標(biāo)定時(shí)可自動(dòng)行校正;有些儀表未配置氣壓表，在標(biāo)定時(shí)要根據(jù)當(dāng)?shù)貧庀笳咎峁┑臄?shù)據(jù)行設(shè)置，如果數(shù)據(jù)有誤，將導(dǎo)致較大的測(cè)量誤差。
?、?溶液中含鹽量鹽水中的溶解氧明顯低于自來水中的溶解氧，為了準(zhǔn)確測(cè)量，須考慮含鹽量對(duì)溶解氧的影響。在溫度不變的情況下，鹽含量每增加100mg/L，溶解氧降低約1%。如果儀表在標(biāo)定時(shí)使用的溶液的含鹽量低，而實(shí)際測(cè)量的溶液的含鹽量，也會(huì)導(dǎo)致誤差。在實(shí)際使用中須對(duì)測(cè)量介質(zhì)的含鹽量行分析，以便準(zhǔn)確測(cè)量及正確補(bǔ)償。
⒋ 樣品的流速氧通過膜擴(kuò)散比通過樣品行擴(kuò)散要慢，須保證電膜與溶液接觸。對(duì)于流通式檢測(cè)方式，溶液中的氧會(huì)向流通池內(nèi)擴(kuò)散，使靠近膜的溶液中的氧損失，產(chǎn)生擴(kuò)散干擾，影響測(cè)量。為了測(cè)量準(zhǔn)確，應(yīng)增加流過膜的溶液的流量來補(bǔ)償擴(kuò)散失去的氧，樣品的小流速為0.3m/s。
注意的問題
四、注意的問題對(duì)溶解氧分析儀來說，只要選型、設(shè)置、維護(hù)得當(dāng)，般均能滿足藝的測(cè)量要求。溶解氧分析儀的使用不好的主要問題出在:使用維護(hù)不正確;電內(nèi)泄露成溫度補(bǔ)償不正常;電輸入阻抗降低等。
?、?日常維護(hù)儀表的日常維護(hù)主要包括定期對(duì)電行清洗、校驗(yàn)、再生。
⑴1~2 周應(yīng)清洗次電，如果膜片上有污染物，會(huì)引起測(cè)量誤差。清洗時(shí)應(yīng)小心，注意不要損壞膜片。將電放入清水中涮洗，如污物不能洗去，用軟布或棉布小心擦洗。
?、?~3 月應(yīng)重新校驗(yàn)次零點(diǎn)和量程。
?、请姷脑偕蠹s1 年左右行次。當(dāng)測(cè)量范圍調(diào)整不過來，就需要對(duì)溶解氧電再生。電再生包括更換內(nèi)電解液、更換膜片、清洗銀電。如果觀察銀電有氧化現(xiàn)象，可用細(xì)砂紙拋光。⑷在使用中如發(fā)現(xiàn)電泄露，就須更換電解液。
⒉ 儀表標(biāo)定儀表的標(biāo)定方法般可采用標(biāo)準(zhǔn)液標(biāo)定或現(xiàn)場(chǎng)取樣標(biāo)定。
?、艠?biāo)準(zhǔn)溶液標(biāo)定法:標(biāo)準(zhǔn)溶液標(biāo)定般采用兩點(diǎn)標(biāo)定，即零點(diǎn)標(biāo)定和量程標(biāo)定。零點(diǎn)標(biāo)定溶液可采用2%的Na2SO3 溶液。量程標(biāo)定溶液可根據(jù)儀表測(cè)量量程選擇4M 的KCl 溶液(2mg/L);50%的甲醇溶液(21.9mg/L)。
?、片F(xiàn)場(chǎng)取樣標(biāo)定法(Winkler 法):在實(shí)際使用中，多采用Winkler 方法對(duì)溶解氧分析儀行現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)定。使用該方法時(shí)存在兩種情況:取樣時(shí)儀表讀數(shù)為M1，化驗(yàn)分析值為A，對(duì)儀表行標(biāo)定時(shí)儀表讀數(shù)仍為M1，這時(shí)只須調(diào)整儀表讀數(shù)等于 A 即可;取樣時(shí)儀表讀數(shù)為M1，化驗(yàn)分析值為A，對(duì)儀表行標(biāo)定時(shí)儀表讀數(shù)改變?yōu)镸2，這時(shí)就不能將調(diào)整儀表讀數(shù)等于A，而應(yīng)將儀表讀數(shù)調(diào)整為 1 M A ×M2。3. 使用中應(yīng)注意的問題使用中應(yīng)注意以下問題:由于溶解氧電信號(hào)阻抗較(約20MΩ)，溶解氧電與轉(zhuǎn)換器之間距離大為50m;溶解氧電不用時(shí)也應(yīng)處于作狀態(tài)，可接在溶解氧轉(zhuǎn)換器上。久置或重新再生(更換電解液或膜)的電，在使用前應(yīng)置于無氧環(huán)境化1~2h;由于溫度變化對(duì)電膜的擴(kuò)散和氧溶解度有較大影響，標(biāo)定時(shí)需較長(zhǎng)時(shí)間(約10min)，以使溫補(bǔ)電阻達(dá)到平衡;氧分壓與該地區(qū)的海拔度有關(guān)，儀表在使用前須根據(jù)當(dāng)?shù)卮髿鈮盒醒a(bǔ)償;測(cè)量溶液的含鹽量時(shí)，儀表標(biāo)定時(shí)應(yīng)使用含鹽量相當(dāng)?shù)娜芤?對(duì)于流通式測(cè)量方式，要求流過電的小流速為0.3m/s。
檢測(cè)方法
碘量法
(GB7489-87)(Iodometric)
碘量法(等效于際標(biāo)準(zhǔn)ISO
5813-1983)是測(cè)定水中溶解氧的基準(zhǔn)方法，使用化學(xué)檢測(cè)方法，測(cè)量準(zhǔn)確度，是早用于檢測(cè)溶解氧的方法。其原理是在水樣中加入硫酸錳和堿性碘化鉀，生成氫氧化錳沉淀。此時(shí)氫氧化錳性質(zhì)不穩(wěn)定，迅速與水中溶解氧化合生成錳酸錳:
4MnSO4+8NaOH = 4Mn(OH)2↓+4Na2SO4 ⑴
2Mn(OH)2+O2 = 2H2MnO3↓ ⑵
2H2MnO3+2Mn(OH)3 = 2MnMnO3↓+4H2O ⑶
加入濃硫酸使已化合的溶解氧(以MnMnO3的形式存在)與溶液中所加入的碘化鉀發(fā)生反應(yīng)而析出碘:
4KI+2H2SO4 = 4HI+2K2SO4 ⑷
2MnMnO3+4H2SO4+HI = 4MnSO4+2I2+6H2O ⑸
再以淀粉作示劑，用硫代硫酸鈉滴定釋放出的碘，來計(jì)算溶解氧的含量[3]，化學(xué)方程式為:
2Na2S2O3+I2 = Na2S4O6+4NaI ⑹
設(shè)V為Na2S2O3溶液的用量(mL)，M為Na2S2O3的濃度(mol/L)，a為滴定時(shí)所取水樣體積(mL)，DO可按下式計(jì)算[2]:
DO(mol/L)= ⑺
在沒有干擾的情況下，此方法適用于各種溶解氧濃度大于0.2mg/L和小于氧的飽和度兩倍(約20mg/L)的水樣。當(dāng)水中可能含有亞硝酸鹽、鐵離子、游離氯時(shí)，可能會(huì)對(duì)測(cè)定產(chǎn)生干擾，此時(shí)應(yīng)采用碘量法的修正法。具體作法是在加硫酸錳和堿性碘化鉀溶液固定水樣的時(shí)候，加入NaN3溶液，或配成堿性碘化鉀-疊氮化鈉溶液加于水樣中，F(xiàn)e3+較時(shí)，加入KF絡(luò)合掩敝。碘量法適用于水源水，地面水等清潔水。碘量法是種傳統(tǒng)的溶解氧測(cè)量方法，測(cè)量準(zhǔn)確度且準(zhǔn)確性好，其測(cè)量不確定度為0.19mg/L[4]。但該法是種純化學(xué)檢測(cè)方法，耗時(shí)長(zhǎng)，程序繁瑣，無法滿足在線測(cè)量的要求[5]。同時(shí)易氧化的有機(jī)物，如丹寧酸、腐植酸和木質(zhì)素等會(huì)對(duì)測(cè)定產(chǎn)生干擾?？裳趸牧虻幕衔铮缌蚧锪螂?，也如同易于消耗氧的呼吸系統(tǒng)那樣產(chǎn)生干擾。當(dāng)含有這類物質(zhì)時(shí)，宜采用電化學(xué)探頭法[6]，包括下面將要介紹的電流測(cè)定法以及電導(dǎo)測(cè)定法等。
所用試劑
4.1 硫酸錳溶液 稱取120g 四水硫酸錳(MnSO4.4H2O)，或者96g水硫酸錳，用水稀釋至250ml，如果不澄清，過濾。
4.2堿性碘化鉀-疊氮化鈉溶液 溶解125g氫氧化鈉于100ml水中，溶解37.5g碘化鉀于50ml水中，溶解2.5g疊氮化鈉于水中。三者混合，加水稀釋至250ml。
4.3硫酸銅-氨基磺酸抑制劑 溶解32g氨基磺酸于475g水中，溶解50g硫酸銅于500ml水中，混合，加入25ml冰乙酸，混勻。
4.4 重鉻酸鉀 0.025mol/l 移取0.25mol/l重鉻酸鉀25.00ml至250ml容量瓶中，加水至標(biāo)線。
4.5 1+5 硫酸
4.6 1%淀粉溶液 與cod淀粉配法致、
4.7 硫代硫酸鈉溶液 稱取3.2g硫代硫酸鈉溶解于煮沸冷卻的水中，加入0.2g碳酸鈉，用水稀釋至1000ml，儲(chǔ)存于棕色瓶中，使用前用0.025mol/l重鉻酸鉀標(biāo)定，方法如下
于250ml碘量瓶中，加入100ml水和1g碘化鉀，加入10ml 0.025mol/l重鉻酸鉀溶液、5ml(1+5)硫酸，蓋上塞子，搖勻，暗處靜止5min，用硫代硫酸鈉滴定至淡黃色，加入1ml淀粉，繼續(xù)滴定到藍(lán)色剛好褪去，記錄用量V
本公司主營(yíng) 不銹鋼采水器，罐底焊縫真空檢測(cè)盒，讀數(shù)儀，八空氣微生物采樣器，繼電器綜合測(cè)試儀，雙波長(zhǎng)掃描儀，涂層測(cè)厚儀，土壤粉碎機(jī)，鋼化玻璃表面平整度測(cè)試儀，聲音傳感器，便攜式電測(cè)水位計(jì)，網(wǎng)口流量計(jì)，腐蝕率儀，便攜式劃痕儀，凝固點(diǎn)測(cè)試儀，水質(zhì)檢測(cè)儀，在線氨氣測(cè)試儀，涂層測(cè)厚儀，涂層測(cè)厚儀，土壤粉碎機(jī)，數(shù)顯式溫度計(jì)，氣體采樣泵，陶瓷抗沖擊試驗(yàn)機(jī)，自動(dòng)結(jié)晶點(diǎn)測(cè)試儀，藥物凝固點(diǎn)測(cè)試儀，干簧管測(cè)試儀，恒溫水浴箱，汽油根轉(zhuǎn)，氣體采樣泵，鋼化玻璃測(cè)試儀，水質(zhì)檢測(cè)儀，PM2.5測(cè)試儀，可吸入顆粒物檢測(cè)儀，頻熱合機(jī)，應(yīng)變控制三軸儀，牛奶體細(xì)胞檢測(cè)儀，氦氣濃度檢測(cè)儀，土壤水分電導(dǎo)率測(cè)試儀，場(chǎng)強(qiáng)儀，采集箱，透色比測(cè)定儀，毛細(xì)吸水時(shí)間測(cè)定儀，氧化還原電位計(jì) 測(cè)振儀，氧化碳二氧化碳檢測(cè)儀，CO2分析儀，示波譜儀，黏泥含量測(cè)試儀，汽車啟動(dòng)電源，自動(dòng)電位滴定儀，便攜式測(cè)溫儀，氧化鋯分析儀，干簧管測(cè)試儀，密電導(dǎo)率儀，TOC水質(zhì)分析儀，微電腦可塑性測(cè)定儀，風(fēng)向站，自動(dòng)點(diǎn)樣儀，土壤氧化還原電位計(jì)，數(shù)字測(cè)溫儀，便攜式總磷測(cè)試儀，腐蝕率儀，恒溫水浴箱，余氯檢測(cè)儀，自由膨脹率儀，離心杯，混凝土飽和蒸汽壓裝置，顆粒強(qiáng)度測(cè)試儀，斯計(jì)，自動(dòng)涂膜機(jī)，安閥研磨具，氣象站，動(dòng)覺方位儀，暗適應(yīng)儀，氣味采集器，雨量計(jì)，四合氣體分析儀，乳化液濃度計(jì)，溶解氧儀，溫度測(cè)量?jī)x，薄層鋪板器，溫度記錄儀，老化儀，噪音檢測(cè)儀，恒溫恒濕箱，分體電阻率測(cè)試儀，初粘性和持粘性測(cè)試儀，紅外二氧化碳分析儀，氫燈，動(dòng)覺方位儀，恒溫動(dòng)物手術(shù)臺(tái)，冷卻風(fēng)機(jī)，油脂酸價(jià)檢測(cè)儀，粘數(shù)測(cè)定儀，菌落計(jì)數(shù)器，氣象站，雨量計(jì)，凱氏定氮儀，熒光增白劑，平磨儀，燃料電池性綜合試驗(yàn)儀，溶解儀，在線PH計(jì)，現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)平衡儀，真空閥門，聲波液位變送器，阿貝折射儀，水質(zhì)快速檢測(cè)器，污泥比組測(cè)定裝置，掃描儀，氮吹儀，個(gè)人劑量報(bào)警儀，公司秉承“顧客至上，銳意取”的經(jīng)營(yíng)理念，堅(jiān)持“客戶”的原則為廣大客戶提供優(yōu)質(zhì)的服務(wù)。歡迎惠顧!
