在线溶解氧分析仪的测量原理及维护
在线溶解氧分析仪的测量原理及维护
在污水处理过程中，通过增加污水中的含氧量，通过活性泥分解污染物，达到污水净化的目的。氧气含量的在线测量有助于确定曝气池的净化方式和经济配置。生物发酵过程中氧含量的测量数据可以指导过程，如判断发酵过程的临界氧浓度、发酵罐的供氧能力、细菌的活性和细菌的生长情况等。 （一）溶解氧分析仪的测量原理氧气在水中的溶解度取决于温度、压力和水中溶解的盐分。溶解氧分析仪的传感部分由金电极（阴极）、银电极（阳极）和lu化钾或氢氧化钾电解液组成。当在溶解氧分析仪的电极上施加0.6~0.8v的极化电压时，氧气通过膜扩散，阴极释放电子，阳极接受电子产生电流。整个反应过程为：阳极 ag+cl→agcl+2e-阴极 o2+2h2o+4e→4oh-根据法拉第定律：流过溶解氧分析仪电极的电流与氧分压成正比，温度恒定时电流与氧浓度呈线性关系。 (2) 溶解氧含量的表示方法溶解氧含量有3种不同的表示方法：氧分压（mmhg）；饱和度百分比（%）；氧浓度（mg/l或10-6），三种方法本质上没有区别。 (1) 分压表示法：氧分压表示法是基本的、*的表示法。根据亨利定律，p=(po2+ph2o)×0.209，其中p为总压力； po2 为氧分压（mmhg）； ph2o是水蒸气的分压； 0.209 是空气中的氧含量。 (2)百分比饱和度的表示：由于曝气发酵的复杂性，氧气分压无法计算。在这种情况下，饱和百分比的表示是合适的。例如，当校准时溶解氧设置为 100% 时，当零氧气是0%，反应过程中的溶解氧含量为校准时的百分比。 (3) 氧气浓度的表示：根据亨利定律，氧气浓度与其分压成正比，即：c=po2 ×a，其中 c 为氧气浓度（mg/l）； po2 为氧分压（mmhg）； a 为溶解系数（mg/mmhg·l）。溶解度系数a不仅与温度有关，还与溶液的组成有关。对于恒温的水溶液，a为常数，可以测出氧气的浓度。氧气浓度表示法在发酵工业中不常用，而是用污水处理和饮用水过程中的氧气浓度来表示。 (3) 影响溶解氧测量的因素氧气的溶解度取决于温度、压力和水中溶解的盐。此外，氧气通过溶液的扩散速度比通过膜的速度快。如果流速太慢，就会发生干扰。 1、温度的影响由于温度的变化，膜的扩散系数和氧气的溶解度都会发生变化，直接影响溶解氧电极的电流输出。热敏电阻常用于消除温度的影响。随着温度升高，扩散系数增加，溶解度降低。温度对溶解系数a的影响可以根据亨利定律估算，温度对膜扩散系数β的影响可以根据阿伦尼乌斯定律估算。 (1)氧气的溶解度系数：由于溶解度系数a不仅受温度影响，还受溶液成分的影响.在相同的氧分压下，不同组分的实际氧浓度也可能不同。根据亨利定律可知，氧浓度与其分压成正比。对于稀溶液，溶解系数a随温度的变化约为2%/℃。 (2)膜的扩散系数：根据阿伦尼乌斯定律，溶解度系数β与温度t的关系为： c=kpo2 exp(-β/t)，其中 k 和 po2 假定为常数，则可以计算出 25°c 时 β 为 2.3%/°c。计算出溶解系数a后，通过比较仪器示值和分析值即可计算出膜的扩散系数（计算过程在此省略）。 25℃时膜的扩散系数为1.5%/℃。2、大气压的影响根据亨利定律，气体的溶解度与其分压成正比。氧气的分压与该地区的海拔高度有关。高原地区与平原地区的差异可达20%。使用前必须根据当地大气压进行补偿。部分仪器配备气压计，校准时可自动校正；有些仪器没有配备气压计，校准时应根据当地气象站提供的数据进行设置。如果数据不正确，将导致较大的测量误差。 3.溶液中的盐含量盐水中的溶解氧明显低于自来水。为了准确测量，必须考虑盐含量对溶解氧的影响。在恒温条件下，含盐量每增加100mg/l，溶解氧减少约1%。如果仪表在校准时使用的溶液含盐量较低，但实际测量的溶液含盐量较高，也会造成误差。在实际使用中，必须对测量介质的盐分含量进行分析，以便准确测量和正确补偿。 4. 样品的流速氧气通过膜的扩散比通过样品的慢，需要保证电极膜与溶液*接触。对于流通式检测方法，溶液中的氧气会扩散到流通池中，使靠近膜的溶液中的氧气丢失，造成扩散干扰，影响测量。为了准确测量，应增加溶液流过膜的流速以补偿因扩散而损失的氧气，样品的小流速为0.3 m/s。 (4) 需要注意的问题对于溶解氧分析仪来说，只要选型、设置和维护得当，一般都能满足工艺的测量要求。溶解氧分析仪使用不良的主要问题是：使用和维护不当；电极内部泄漏引起的异常温度补偿；降低电极的输入阻抗等。 1、日常维护仪表的日常维护主要包括电极的定期清洗、校准和再生。 (1)电极应每1~2周清洗一次。如果膜片上有污染，会导致测量误差。清洁时小心不要损坏隔膜。用清水冲洗电极。如果污垢无法洗掉，请用软布或棉布仔细擦洗。 (2)2～3零点和跨度应每月重新校准一次。 (3)电极的再生大约每年进行一次。当测量范围无法调整时，需要对溶解氧电极进行再生。电极再生包括更换内部电解液、更换隔膜、清洗银电极。如果观察到银电极被氧化，可用细砂纸打磨。 (4)如果电极在使用过程中发生泄漏，必须更换电解液。 2.仪器校准仪器的校准方法一般可用标准液校准或现场取样校准。 (1)标准溶液校准方法：标准溶液校准一般采用两点校准，即零点校准和跨度校准.调零溶液可以使用 2% na2so3 溶液。量程校准溶液可根据仪器的量程选择4m kcl溶液（2mg/l）； 50% 甲醇溶液 (21.9mg/l)。 (2)现场取样校准法(winkler法)：在实际使用中，常采用winkler法对溶解氧分析仪进行现场校准。使用这种方法有两种情况：采样时仪表读数为m1，分析分析值为a。当仪表校准时，仪表读数仍为m1。此时只需将抄表调整为等于a即可；采样时仪表读数为m1，化验分析值为a，仪表校准时仪表读数变为m2。此时，调整抄表不能等于a，而应调整抄表为a/m1×m2。三、使用中应注意的问题使用中应注意以下问题： 由于溶氧电极的信号阻抗较高（约20mω），因此溶氧电极与转换器的距离为50m；应处于工作状态，可连接溶解氧转换器。放置时间长或已再生（更换电解质或膜）的电极，使用前应在无氧环境中极化1~2小时；由于温度变化对电极膜的扩散和氧溶解度有很大影响，因此需要更仔细地校准。长时间（约10min），可平衡温度补偿电阻；氧气的分压与该地区的海拔高度有关，使用前必须根据当地的大气压给仪表充气。当测量溶液含盐量较高时，校准仪表时应使用含盐量相近的溶液；对于流通式测量方法，要求通过电极的最小流量为 0.3m/s。
关键词：氧分析仪 气象站 校准仪
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