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溶解氧仪的工作原理标定及使用维护

从标题中我们可以知道本文的主要重点说明内容。溶解氧仪也称溶氧仪,俗称DO仪,它的工作原理是怎样的?如何标定,使用时如何标定和使用后的维护注意事项。一般溶氧仪只要能够选好型,注意维护好,使用在一般环境下的测量都是可以满足的。内容简述如下:

溶氧仪的工作原理:
(溶解氧分析仪)溶氧仪传感部分(即溶氧仪传感器,电极部分)是由金电极(阴极)和银电极(阳极)及氯化钾或氢氧化钾电解液组成,氧通过膜扩散进入电解液与金电极和银电极构成测量回路。当给溶解氧分析仪电极加上0.6~0.8V 的极化电压时,氧通过膜扩散,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:流过溶氧仪电极的电流和氧分压成正比,在温度不变的情况下电流和氧浓度之间呈线性关系。氧在水中的溶解度取决于温度、压力和水中溶解的盐,另外氧通过溶液扩散比通过膜扩散快,如流速太慢会产生干扰。溶氧仪含量有3 种不同的表示方法:氧分压(mmHg);百分饱和度(%);氧浓度(mg/L 或10-6),这3 种方法本质上没什么不同。
(1)分压表示法:氧分压表示法是最基本和最本质的表示法。根据Henry 定律可得,P=(Po2+P H2O )×0.209,其中,P 为总压;Po2 为氧分压(mmHg);P H2O为水蒸气分压;0.209 为空气中氧的含量。

(2)百分饱和度表示法:由于曝气发酵十分复杂,氧分压不能计算得到,在此情况下用百分饱和度的表示法是最合适的。例如将标定时溶解氧定为100%,零氧时为0%,则反应过程中的溶解氧含量即为标定时的百分数。

(3)氧浓度表示法:根据Henry 定律可知氧浓度与其分压成正比,即C=Po2×a,其中C 为氧浓度(mg/L);Po2 为氧分压(mmHg);a 为溶解度系数(mg/mmHg·L)。溶解度系数a 不仅与温度有关,还与溶液的成分有关。对于温度恒定的水溶液,a为常数,则可测量氧的浓度。氧浓度表示法在发酵工业中不常用,但在污水处理、生活饮用水等过程中都用氧浓度来表示。

溶氧仪仪表标定:
仪表的标定方法一般可采用标准液标定或现场取样标定。
(1)标准溶液标定法:标准溶液标定一般采用两点标定,即零点标定和量程标定。零点标定溶液可采用2%的Na2SO3 溶液。量程标定溶液可根据仪表测量量程选择4M 的KCl 溶液(2mg/L);50%的甲醇溶液(21.9mg/L)。

(2)现场取样标定法(Winkler 法):在实际使用中,多采用Winkler 方法对溶氧仪进行现场标定。使用该方法时存在两种情况:取样时仪表读数为M1,化验分析值为A,对仪表进行标定时仪表读数仍为M1,这时只须调整仪表读数等于A 即可;取样时仪表读数为M1,化验分析值为A,对仪表进行标定时仪表读数改变为M2,这时就不能调整溶氧仪仪表读数等于A,而应将仪表读数调整为1 MA ×M2。

溶氧仪使用中注意事项:
由于溶解氧电极信号阻抗较高(约20MΩ),溶解氧电极与转换器之间距离最大为50m;溶解氧电极不用时也应处于工作状态,可接在溶解氧转换器上。久置或重新再生(更换电解液或膜)的电极,在使用前应置于无氧环境极化1~2h;由于温度变化对电极膜的扩散和氧溶解度有较大影响,标定时需较长时间(约10min),以使温补电阻达到平衡;氧分压与该地区的海拔高度有关,仪表在使用前必须根据当地大气压进行补偿;测量溶液的含盐量高时,仪表标定时应使用含盐量相当的溶液;对于流通式测量方式,要求流过电极的最小流速为0.3m/s。

溶氧仪使用维护:定期对电极清洗、校验、再生。
(1)1~2 周应清洗一次电极,如果膜片上有污染物,会引起测量误差。清洗时应小心,注意不要损坏膜片。将电极放入清水中涮洗,如污物不能洗去,用软布或棉布小心擦洗。
(2)2~3 月应重新校验一次零点和量程。
(3)电极的再生大约1 年左右进行一次。当测量范围调整不过来,就需要对溶解氧电极再生。电极再生包括更换内部电解液、更换膜片、清洗银电极。如果观察银电极有氧化现象,可细砂纸抛光。
(4)在使用中如发现电极泄露,就必须更换电解液。




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