溶解氧(DO)分析儀的維護及測量原理

第第頁溶解氧（DO）分析儀的維護及測量原理在污水處理過程中，通過加添污水中的氧含量使污染物通過活化泥漿被分解出來，達到污水凈化的目的，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)可對工藝過程進行引導，如判定發(fā)酵過程的臨界氧濃度、發(fā)酵罐的供氧本領以及菌體的活性和菌體的生長量等，并依據(jù)發(fā)酵時的供氧和需氧變化來引導補料操作。一溶解氧分析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）及氯化鉀或氫氧化鉀電解液構(gòu)成，氧通過膜擴散進入電解液與金電極和銀電極構(gòu)成測量回路。當給溶解氧分析儀電極加上0.6～0.8V的極化電壓時，氧通過膜擴散，陰極釋放電子，陽極接受電子，產(chǎn)生電流，整個反應過程為：陽極Ag+Cl→AgCl+2e—陰極O2+2H2O+4e→4OH—依據(jù)法拉第定律：流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濃度之間呈線性關系。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)上沒什么不同。（1）分壓表示法：氧分壓表示法是*基本和*本質(zhì)的表示法。依據(jù)Henry定律可得，P=（Po2+PH2O）×0.209，其中，P為總壓；Po2為氧分壓（mmHg）；PH2O為水蒸氣分壓；0.209為空氣中氧的含量。（2）百分飽和度表示法：由于曝氣發(fā)酵非常多而雜，氧分壓不能計算得到，在此情況下用百分飽和度的表示法是*合適的。例如將標定時溶解氧定為100％，零氧時為0％，則反應過程中的溶解氧含量即為標定時的百分數(shù)。（3）氧濃度表示法：依據(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，還與溶液的成分有關。對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，另外氧通過溶液擴散比通過膜擴散快，如流速太慢會產(chǎn)生干擾。1.溫度的影響由于溫度變化，膜的擴散系數(shù)和氧的溶解度都將發(fā)生變化，直接影響到溶氧電極電流輸出，常采納熱敏電阻來除去溫度的影響。溫度上升，擴散系數(shù)加添，溶解度反而減小。溫度對溶解度系數(shù)a的影響可以依據(jù)Henry定律來估算，溫度對膜擴散系數(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，不同組分的實際氧濃度也可能不同。依據(jù)亨利定律可知氧濃度與其分壓成正比，對于稀溶液，溫度變化溶解度系數(shù)a的變化約為2%/℃。（2）膜的擴散系數(shù)：依據(jù)阿侖尼烏斯定律，溶解度系數(shù)β與溫度T的關系為：C=KPo2·exp（—β／T），其中假定K、Po2為常數(shù)，則可以計算出β在25℃時為2.3%/℃。當溶解度系數(shù)a計算出來后，可通過儀表指示和化驗分析值對比計算出膜的擴散系數(shù)（這里略去計算過程），膜的擴散系數(shù)在25℃時為1.5%/℃。2.大氣壓的影響依據(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，高原地區(qū)和平原地區(qū)的差可達20%，使用前必需依據(jù)當?shù)卮髿鈮哼M行補償。有些儀表內(nèi)部配有氣壓表，在標定時可自動進行校正；有些儀表未配置氣壓表，在標定時要依據(jù)當?shù)貧庀笳竟┙o的數(shù)據(jù)進行設置，假如數(shù)據(jù)有誤，將導致較大的測量誤差。3.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，為了精準測量，必需考慮含鹽量對溶解氧的影響。在溫度不變的情況下，鹽含量每加添100mg/L，溶解氧降低約1%。假如儀表在標定時使用的溶液的含鹽量低，而實際測量的溶液的含鹽量高，也會導致誤差。在實際使用中必需對測量介質(zhì)的含鹽量進行分析，以便精準測量及正確補償。4.樣品的流速氧通過膜擴散比通過樣品進行擴散要慢，必需保證電極膜與溶液完全接觸。對于流通式檢測方式，溶液中的氧會向流通池內(nèi)擴散，使靠近膜的溶液中的氧損失，產(chǎn)生擴散干擾，影響測量。為了測量精準，應加添流過膜的溶液的流量來補償擴散失去的氧，樣品的*小流速為0.3m/s。四注意的問題對溶解氧分析儀來說，只要選型、設置、維護得當，一般均能充足工藝的測量要求。溶解氧分析儀的使用不好的重要問題出在：使用維護不正確；電極內(nèi)部泄露造成溫度補償不正常；電極輸入阻抗降低等。1.日常維護儀表的日常維護重要包括定期對電極進行清洗、校驗、再生。（1）1～2周應清洗一次電極，假如膜片上有污染物，會引起測量誤差。清洗時應當心，注意不要損壞膜片。將電極放入清水中涮洗，如污物不能洗去，用軟布或棉布當心擦洗。（2）2～3月應重新校驗一次零點和量程。（3）電極的再生大約1年左右進行一次。當測量范圍調(diào)整不過來，就需要對溶解氧電極再生。電極再生包括更換內(nèi)部電解液、更換膜片、清洗銀電極。假如察看銀電極有氧化現(xiàn)象，可用細砂紙拋光。（4）在使用中如發(fā)覺電極泄露，就必需更換電解液。2.儀表標定儀表的標定方法一般可采納標準液標定或現(xiàn)場取樣標定。（1）標準溶液標定法：標準溶液標定一般采納兩點標定，即零點標定和量程標定。零點標定溶液可采納2%的Na2SO3溶液。量程標定溶液可依據(jù)儀表測量量程選擇4M的KCl溶液（2mg/L）；50%的甲醇溶液（21.9mg/L）。（2）現(xiàn)場取樣標定法（Winkler法）：在實際使用中，多采納Winkler方法對溶解氧分析儀進行現(xiàn)場標定。使用該方法時存在兩種情況：取樣時儀表讀數(shù)為M1，化驗分析值為A，對儀表進行標定時儀表讀數(shù)仍為M1，這時只須調(diào)整儀表讀數(shù)等于A即可；取樣時儀表讀數(shù)為M1，化驗分析值為A，對儀表進行標定時儀表讀數(shù)更改為M2，這時就不能將調(diào)整儀表讀數(shù)等于A，而應將儀表讀數(shù)調(diào)整為1MA×M2、3.使用中應注意的問題使用中應注意以下問題：由于溶解氧電極信號阻抗較高（約20MΩ），溶解氧電極與轉(zhuǎn)換器之間距離*大為50m；溶解氧電極不用時也應處于工作狀態(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）的電極，在使用前應置于無氧環(huán)境極化1～2h；由于溫度變化