溶解氧儀測量原理

2022年05月20日 18:43:20人氣：628來源：北京瑞拓嘉業(yè)科技有限公司

　　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，在線測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量數(shù)據(jù)可對(duì)工藝過程進(jìn)行指導(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量等，并根據(jù)發(fā)酵時(shí)的供氧和需氧變化來指導(dǎo)補(bǔ)料操作。

　　一、溶解氧儀測量原理

　　氧在水中的溶解度取決于溫度、壓力和水中溶解的鹽。溶解氧分析儀傳感部分是由金電極(陰極)和銀電極(陽極)及或氫氧化鉀電解液組成，氧通過膜擴(kuò)散進(jìn)入電解液與金電極和銀電極構(gòu)成測量回路。當(dāng)給溶解氧分析儀電極加上0.6~0.8V的極化電壓時(shí)，氧通過膜擴(kuò)散，陰極釋放電子，陽極接受電子，產(chǎn)生電流，整個(gè)反應(yīng)過程為：陽極Ag+Cl——AgCl+2e-

　　陰極煤O2+2H2O+4e——4OH- 根據(jù)法拉第定律：渡過溶解氧分析儀電極的電流和氧分壓成正比，在溫度不變的情況下電流和氧嘗試之間呈線性關(guān)系。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)上沒有不同。 (1) 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。

　　(2) 飽和度表示法：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

　　飽和長驅(qū)的表示法是**合適的。例如將時(shí)溶解氧定為99%，零氧是為0%，由反應(yīng)過程中的溶解氧含量即為時(shí)的百分?jǐn)?shù)。

　　(3) 氧嘗試表示法：根據(jù)Henry定律可知氧嘗試與其分壓成正比，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)，則可測量氧的濃度。氧濃度表示法在發(fā)酵工業(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。

　　三、影響溶解氧測量的因素由于溫度變化，膜的擴(kuò)散系數(shù)和氧的溶解度都將發(fā)生變化，直接影響到溶解氧電極電流輸出，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。

　　(1) 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)稀溶液，溫度變化溶解度系數(shù)a的變化約為2%/℃。

　　(2) 膜的擴(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)，由可以計(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，可通過登記表指示和化驗(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%/℃。

　　2.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)的海拔高度有關(guān)，高原地區(qū)和平原地區(qū)的差可達(dá)20%，使用前**根據(jù)當(dāng)?shù)卮髿鈮哼M(jìn)行補(bǔ)償。有些儀表內(nèi)部配有氣壓表，在標(biāo)定時(shí)可自動(dòng)進(jìn)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)進(jìn)行設(shè)置，如果數(shù)據(jù)有誤，將導(dǎo)致較大的測量誤差。 3.溶液中含鹽量

　　鹽水中的習(xí)明顯低于自來水中的溶解氧，為了準(zhǔn)確測量，**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)不定期時(shí)使用的溶液的含鹽量低，而實(shí)際測量的溶液的含鹽量高，也會(huì)導(dǎo)致誤差。在實(shí)際使用中**對(duì)測量介質(zhì)的含鹽量進(jìn)行分析，以便準(zhǔn)確測量及正確補(bǔ)償。

　　4.樣品的流速氧通過膜擴(kuò)散比通過樣品進(jìn)行擴(kuò)散要慢，**保證電極膜與溶液*接觸。對(duì)于流通式檢測方式，溶液中的氧會(huì)產(chǎn)、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，影響測量。為了測量準(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。

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