溶解氧儀是測量溶解在水溶液內(nèi)的氧氣的含量。氧氣通過周圍的空氣、空氣流動(dòng)和光合作用溶解于水中。可用來測量用來對(duì)氧含量會(huì)影響反應(yīng)速度、流程效率或環(huán)境的流程行監(jiān)控:如水產(chǎn)養(yǎng)殖、生物反應(yīng)、環(huán)境測試(湖、溪、海洋)、水/廢水處理、葡萄酒 。
儀器點(diǎn)
溶解氧儀是測量溶解在水溶液內(nèi)的氧氣的含量。氧氣通過周圍的空氣、空氣流動(dòng)和光合作用溶解于水中。
通過呼吸和分解作用，溶解氧會(huì)在水中消耗，主要依靠空氣和光合作用行補(bǔ)充。水中氧的含量主要取決于溫度。溫水的氧濃度要低于冷水。但溶氧含量過對(duì)動(dòng)植物會(huì)有害。
溶氧電可以用來測量現(xiàn)場或?qū)嶒?yàn)室內(nèi)被測樣品水溶液內(nèi)的溶氧含量。由于溶解氧是水的質(zhì)量的主要標(biāo)之，因此溶氧電可廣泛用于各種場合下的溶氧含量的測量，尤其是養(yǎng)殖水、光合作用和呼吸作用及現(xiàn)場測量。在對(duì)溪水和湖水支持生物存活的能力行評(píng)估時(shí)，要行生化需氧量測試(BOD)在消耗氧氣的含有有機(jī)物的樣品水溶液變腐時(shí)對(duì)其行測量并確定溶氧濃度和樣品水溶液溫度之間的關(guān)系
溶氧濃度通常用mg/L(每升水的溶氧量)或ppm(百分之幾)。有些儀表將計(jì)算出的氧含量和觀察到的濃度行得出飽和度百分比(O2% sat.)
確定溶氧有兩種方式，譜式和原電池式。譜式電需儀表輸入電壓對(duì)電行
化。由于外加電壓可能要15分鐘才能穩(wěn)定，因此譜式電使用前通常要行預(yù)熱確保電能妥當(dāng)化。原電池式的兩個(gè)由兩種不同的能自發(fā)化產(chǎn)生電壓的金屬構(gòu)成。由于原電池式的電壓是自發(fā)產(chǎn)生而不是外界提供的，因此原電池式電使用時(shí)無需譜式電化所需的"預(yù)熱"。
環(huán)境影響
適當(dāng)?shù)娜苎鯇?duì)好的水質(zhì)是*的，所有的生命形態(tài)都需要氧。天然的溪水凈化過程要求有恰當(dāng)?shù)难鹾抗┙o有氧生命形態(tài)。如水中的氧含量低于5.0mg/L，水生物生存就有困難，濃度越低越困難。如氧含量低于1-2mg/L并持續(xù)幾小時(shí)將導(dǎo)致水生物大批死亡。
應(yīng)用場合
溶氧電可用來測量用來對(duì)氧含量會(huì)影響反應(yīng)速度、流程效率或環(huán)境的流程行監(jiān)控:如水產(chǎn)養(yǎng)殖、生物反應(yīng)、環(huán)境測試(湖、溪、海洋)、水/廢水處理、葡萄酒 。
溫度補(bǔ)償
對(duì)標(biāo)準(zhǔn)溶氧測量說，溫度影響到氧的溶解度和擴(kuò)散速度，因此行溫度補(bǔ)償。
鹽度修正
溶解鹽的存在限制了可溶解于水的氧的含量。氧的濃度和分壓之間的關(guān)系隨著每份樣品溶液鹽度的不同而變化，因此多數(shù)的儀表制商提供人調(diào)節(jié)鹽度來修正由離子濃度不同而成的變化。
生化需氧量
BOD 測試般用于污水處理廠，水處理廠需要知道微生物分解有機(jī)物質(zhì)時(shí)從水中消耗的氧的量，這點(diǎn)很重要。該測試可使水處理廠確定水處理的效力或仍然存在的污染量。通過測量定培養(yǎng)期起始及終止時(shí)溶解于樣品內(nèi)的氧的含量可以確定廢水、排出液和污水的相對(duì)需氧量。可通過測出時(shí)間1的溶氧(T1)，減去時(shí)間2的溶氧(T2);將該數(shù)值乘以終樣品體積(VF)并除以初樣品體積(V)來計(jì)算出BOD。
BOD (mg/L) = (T1 – T2)VF/V
故障處理
使用譜式電時(shí)，校正或測量前要預(yù)熱至少15-30分鐘。
為確保膜的電解液內(nèi)沒有氣泡，ASI膜帽在 上要求在裝上膜頭時(shí)要排除掉所有液腔內(nèi)的空氣。
膜表面上不能留有何氣泡，否則它會(huì)將氣泡當(dāng)作氧飽和樣品行讀數(shù)。
即使使用的是帶有自動(dòng)溫度補(bǔ)償?shù)膬x表，也要在接近樣品溶液的溫度下校正電。
電應(yīng)在空氣中校正，以空氣作為的飽和溶解氧標(biāo)準(zhǔn)點(diǎn)。
由于電對(duì)氧的消耗，探頭表面氧的濃度會(huì)瞬間降低，因此測量時(shí)要對(duì)溶液行攪拌，這很重要。
如膜已破損則要行更換。
測定原理
常見的溶氧儀多采用隔膜電作換能器，將溶氧濃度(實(shí)際上是氧分壓)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，再經(jīng)放大、調(diào)整(包括鹽度、溫度補(bǔ)償)，由模數(shù)轉(zhuǎn)換顯示。
溶氧儀實(shí)用的膜電有兩種類型:譜型(Polarography)和原電池型(Galvanic Cell)。譜型(Polarography):電中，由黃金(Au)環(huán)或鉑(Pt)金環(huán)作陰;銀-氯化銀(或汞-氯化亞汞)作陽。陰外表面覆蓋層透氧薄膜。薄膜可采用聚四氟乙烯、聚氯乙烯、聚乙烯、硅橡膠等透氣材料。陰陽兩電之間外加0.5~1.5伏的
化電壓。有的化電壓為0.7伏。當(dāng)溶解氧透過薄膜到達(dá)黃金陰表面，在電上發(fā)生如下反應(yīng)。
陰被還原:O2+2H2O+4e→4OHˉ
同時(shí)，陽被氧化:4Clˉ+4Ag-4e→4AgCl
在正常情況下，上述還原-氧化反應(yīng)產(chǎn)生的擴(kuò)散電流i∞之值與溶氧濃度成正比。可用下式表示:
i∞=nFA(Pm/L)Cs
式中:i∞-穩(wěn)定狀態(tài)的擴(kuò)散電流
n-得失電子數(shù)
F-法拉常數(shù)(96500 庫侖)
A-陰表面積(平方厘米)
Pm-薄膜的滲透系數(shù)(厘米2/秒)
L-薄膜的厚度(厘米)
Cs-溶解氧濃度(ppm)
當(dāng)電結(jié)構(gòu)和薄膜確定之后，式中A、Pm、L、n等均為常數(shù)。令K= nFA(Pm/L)，則上
式中:i∞=KCs。
因此可見，只要測得擴(kuò)散電流i∞，即可測得溶解氧濃度。為消除溫度、鹽度和氣壓因素影響，各型號(hào)產(chǎn)品采用各自 行補(bǔ)償。
原電池型(Galvanic Cell):當(dāng)外界氧分子透過薄膜入電內(nèi)相到達(dá)陰的三相界面時(shí)，產(chǎn)生下式反應(yīng)。
銀陰被還原:O2+2H2O+4e→4OHˉ
同時(shí)，鉛陽被氧化:2Pb+2KOH+4OHˉ-4e→2KHPbO2+2H2O
即:氧在銀陰上被還原為氫氧根離子，并同時(shí)向外電路獲得電子;鉛陽被氫氧化鉀溶液腐蝕，生成鉛酸氫鉀，同時(shí)向外電路輸出電子。接通外電路之后，便有信號(hào)電流通過，其值與溶氧濃度成正比。
儀器分類
◆按便攜性分為:便攜式溶解氧儀，臺(tái)式溶解氧儀和筆式溶解氧儀。
◆按用途分為:實(shí)驗(yàn)室用溶解氧儀，業(yè)在線溶解氧儀等。
◆按程度分為:經(jīng)濟(jì)型溶解氧儀，智能型溶解氧儀， 型溶解氧儀或分為針式溶解氧儀，數(shù)顯式溶解氧儀。
◆筆式溶解氧儀，般制成單量程，測量范圍狹，為用簡便儀器。
便攜式和臺(tái)式溶解氧儀測量范圍較廣，常用儀器，不同點(diǎn)是便攜式采用直流供電，可攜帶到現(xiàn)場。實(shí)驗(yàn)室溶解氧儀測量范圍廣、能多、測量度。
業(yè)用溶解氧儀的點(diǎn)是要求穩(wěn)定性好、作可靠，有定的測量度、環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)、抗干擾能力強(qiáng)，具有模擬里量輸出、數(shù)字通訊、上下限報(bào)警和控制能等。
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