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在線溶解氧（DO）分析儀的測量原理及維護(hù)
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*的凈化方法和的曝氣池配置。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(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)酵時的供氧和需氧變化來指導(dǎo)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KCL或氫氧化鉀電解液組成,，氧通過膜擴散進(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,，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(yīng)過程為：陽極 Ag+Cl→AgCl+2e-陰極O2+2H2O+4e→4OH-根據(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(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,。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)百分飽和度表示法：由于曝氣發(fā)酵十分復(fù)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(biāo)定時溶解氧定為100％，零氧時為0％,，則反應(yīng)過程中的溶解氧含量即為標(biāo)定時的百分?jǐn)?shù),。
(3)氧濃度表示法：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,，常采用熱敏電阻來消除溫度的影響。溫度上升,，擴散系數(shù)增加,，溶解度反而減小。溫度對溶解度系數(shù)a的影響可以根據(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。根據(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)：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),，則可以計算出β在25℃時為2.3%/℃,。當(dāng)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%,，使用前必須根據(jù)當(dāng)?shù)卮髿鈮哼M(jìn)行補償。有些儀表內(nèi)部配有氣壓表,，在標(biāo)定時可自動進(jìn)行校正,；有些儀表未配置氣壓表，在標(biāo)定時要根據(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溶解氧明顯低于自來水中的溶解氧,，為了準(zhǔn)確測量,，必須考慮含鹽量對溶解氧的影響。在溫度不變的情況下,，鹽含量每增加100mg/L,，溶解氧降低約1%。如果儀表在標(biāo)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(dǎo)致誤差。在實際使用中必須對測量介質(zhì)的含鹽量進(jìn)行分析,，以便準(zhǔn)確測量及正確補償,。
4.樣品的流速氧通過膜擴散比通過樣品進(jìn)行擴散要慢，必須保證電極膜與溶液*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。為了測量準(zhǔn)確,，應(yīng)增加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(shè)置,、維護(hù)得當(dāng),，一般均能滿足工藝的測量要求,。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(hù)儀表的日常維護(hù)主要包括定期對電極進(jìn)行清洗、校驗,、再生,。
(1)1～2周應(yīng)清洗一次電極,，如果膜片上有污染物,，會引起測量誤差。清洗時應(yīng)小心,，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,，用軟布或棉布小心擦洗,。
(2)2～3月應(yīng)重新校驗一次零點和量程。
(3)電極的再生大約1年左右進(jìn)行一次,。當(dāng)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。如果觀察銀電極有氧化現(xiàn)象,，可用細(xì)砂紙拋光,。(4)在使用中如發(fā)現(xiàn)電極泄露，就必須更換電解液,。
2.儀表標(biāo)定儀表的標(biāo)定方法一般可采用標(biāo)準(zhǔn)液標(biāo)定或現(xiàn)場取樣標(biāo)定,。
(1)標(biāo)準(zhǔn)溶液標(biāo)定法：標(biāo)準(zhǔn)溶液標(biāo)定一般采用兩點標(biāo)定，即零點標(biāo)定和量程標(biāo)定,。零點標(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(biāo)定法(Winkler法)：在實際使用中,，多采用Winkler方法對溶解氧分析儀進(jìn)行現(xiàn)場標(biāo)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(jìn)行標(biāo)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(jìn)行標(biāo)定時儀表讀數(shù)改變?yōu)镸2，這時就不能將調(diào)整儀表讀數(shù)等于A,，而應(yīng)將儀表讀數(shù)調(diào)整為1M 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(yīng)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(yīng)置于無氧環(huán)境極化1～2h,；由于溫度變化對電極膜的擴散和氧溶解度有較大影響，標(biāo)定時需較長時間(約10min),，以使溫補電阻達(dá)到平衡,；氧分壓與該地區(qū)的海拔高度有關(guān)，儀表在使用前必須根據(jù)當(dāng)?shù)卮髿鈮哼M(jìn)行補償,；測量溶液的含鹽量高時,，儀表標(biāo)定時應(yīng)使用含鹽量相當(dāng)?shù)娜芤海粚τ诹魍ㄊ綔y量方式,，要求流過電極的小流速為0.3m/s,。