溶氧分析儀的測量原理及維護(hù)

代芳枚

遼寧省盤錦市遼河油田電力集團(tuán)熱電廠，遼寧盤錦 124022

污水處理的原理是通過活化泥漿的方法將污染物分離開來，增加污水中的氧含量，通過測定氧含量可以找到最適合的凈化方法。

1 溶解氧分析儀是怎樣測定的

溫度不同，壓力不同，水中溶解氧的含量不同都影響著水中的氧含量的多少。溶解氧分析儀的組成元件包括電解液（一般為氫氧化鈉溶液或者氯化鉀溶液）、陽極（銀）、陰極（金），氧進(jìn)入電解液中是通過擴(kuò)散作用透過膜中，與陰陽兩極構(gòu)成回路。如果通過溶解氧的電壓達(dá)到0.6V或者低于0.8V的時候，擴(kuò)散作用的原理是，氧透過膜進(jìn)入電解液中，電子從陰極失去轉(zhuǎn)移到陽極，一個閉合電路就這樣構(gòu)成了。

用化學(xué)語言來表達(dá)這個過程為：

陽極 Ag + Cl → AgCl + 2e-

陰極 O2+ 2H2O+4e→4OH-

2 溶解氧含量有哪些表示方法

通常表示溶解氧的含量的方法主要有三種：用百分飽和度表示溶解量含量；用氧濃度表示溶解氧含量；用氧分壓表示溶解氧含量。這三種方法是怎樣操作的，從本質(zhì)上講，這三種方式有哪些不同。

1）用百分飽和度表示溶解氧的含量。我們知道曝氣發(fā)酵的過程非常復(fù)雜，不能直接得到氧分壓的值，在這種情況下，表示溶解氧含量最合適的方法是用百分飽和度的表示方法，用一個實例來說明，比如我們規(guī)定，標(biāo)定時的溶解氧為百分之百，氧含量為零時定義為百分之零，在反應(yīng)過程中，標(biāo)定時的百分?jǐn)?shù)就是測定的溶解氧含量；

2）用氧濃度表示溶解氧含量。我們由亨利定律分析得到，氧濃度與氧分壓是正相關(guān)的關(guān)系，表示方法為 C=Po2×a，C表示氧濃度，它的單位是 毫克/升；Po2指的是氧分壓；而a 則表示溶解度系數(shù)，單位為mg/mmHg·L。從上面的表達(dá)式我們可以知道，溶解度系數(shù)a與溫度有關(guān)，還與溶液的濃度有關(guān)。如果溫度不變，a是一個常數(shù)，在這種情況下，氧的濃度是可以測量的。再發(fā)酵工程中，這種表示方法不是常用的表示方法，但是在生活飲用水的處理過場中，常運(yùn)用這種方式來表現(xiàn)；

3）用氧分壓來描述溶解氧含量。氧分壓是最常見也是最基礎(chǔ)的方法來表示溶解氧含量。同樣根據(jù)亨利定律的定義，可以得到P=(Po2+PHO2)×0.209，P 所描述的是總壓；Po2描述的是氧分壓(mmHg)；PH2O描述的是水蒸氣分壓；0.209 是空氣中氧的含量，是一個常數(shù)。

3 哪些因素溶解氧的測量

與氧的溶解度有關(guān)的因素有壓力、溫度、水中鹽含量濃度，這些是主要的因素。其中流速過慢也會影響到溶解氧含量的測量。

3.1 溫度對于溶解量含量測量的影響

氧的溶解度和膜的擴(kuò)散系數(shù)都是隨著溫度變化而變化的，溫度直接影響溶氧電極的電流輸出，為了消除這種印象，我們一般的做法是通過熱敏電阻來實現(xiàn)的。根據(jù)亨利定律，我們知道，溫度升高，溶解度隨擴(kuò)散系數(shù)的增加而減小。通過亨利定律溶解度系數(shù)的大概值是可以計算得到的；通過阿侖尼烏斯定律，溫度對于擴(kuò)散系數(shù)的影響的大概值也是可以計算出來的。

1）溫度對于氧的溶解系數(shù)a的影響。溶解度系數(shù)a不僅與溫度有關(guān)，而且與溶液的成分有關(guān)。如果不同組分的溶液的氧分壓相同，它們的氧濃度是有可能不相同的。根據(jù)亨利定律知道，氧濃度與分壓的關(guān)系是呈正比的關(guān)系，例如在濃度較低的溶液中，溫度對于氧溶解系數(shù)a的影響大約是2.3%/℃；

2）膜的擴(kuò)散系數(shù)β與溫度的關(guān)系。根據(jù)阿侖尼烏斯定律分析，C=KPo2·exp(-β/T)只要我們根據(jù)上面的式子計算出a，就可以知道，大概在室溫下，溫度對于膜的擴(kuò)散系數(shù)β的影響為1.5%/℃。

3.2 溶解量含量測量與大氣壓的關(guān)系

根據(jù)亨利定律得到，氣體溶解度隨分壓的增大而增大。氧分壓受區(qū)域海拔高度影響。在使用溶氧分析儀之前，要根據(jù)當(dāng)?shù)卮髿鈮旱那闆r對儀器進(jìn)行補(bǔ)償，根據(jù)儀表不同，處理方式也是不一樣的。對于儀表內(nèi)部自帶有電壓表的設(shè)備，在測量的時候可以在測量前自動校對；對于儀表未配置氣壓表的儀器，要自主設(shè)置，如果數(shù)據(jù)有誤將造成嚴(yán)重的測量誤差。

3.3 溶液中鹽含量對于溶解氧含量測定的影響

多次實驗，根據(jù)實驗結(jié)果分析得到，溶液不一樣，溶解氧含量也不相同，鹽水中的溶解氧含量明顯要低于自來水中的溶解氧含量。為了準(zhǔn)確的結(jié)果，必須將溶液中的含氧量的影響考慮再內(nèi)。

4 在使用溶解氧維護(hù)時應(yīng)該注意的問題

在使用溶解氧的時候，只要注意型號的選擇，操作方面得當(dāng)，儀器的維護(hù)合理，一般都能夠得到準(zhǔn)確的結(jié)果。溶解氧分析儀使用過程中，出現(xiàn)的問題的原因主要是由于電極的泄露而造成的溫度補(bǔ)償不正確、維護(hù)不合理等等。

4.1 在日常使用中是如何維護(hù)溶解氧分析儀

儀器是要定期的進(jìn)行清洗、校驗的。一般情況下，儀器在一到兩周必須對電極清洗一次。清洗電極是為了清理電極上的污染物，因為這些污染物會影響測量，在清洗的時候，電極的操作一定要小心，膜片不要因為過失而被損壞。零點(diǎn)和量程的校對的周期一般維持在兩到三個月一次。而電極的再生一般只需要一年一次就夠了，那么，什么是電池的再生？電池再生指的是更換電解液、更換膜片、對于電極的清洗其中的一種或者幾種。

4.2 溶解氧分析儀使用過程中應(yīng)該注意的問題

溶解氧的電極信號的電阻較高，溶解氧電極與轉(zhuǎn)換器之間的距離非常大。溶解氧電極在不使用的情況下，也應(yīng)該使溶解氧的電極處于工作狀態(tài)，這主要可以通過連接溶解氧轉(zhuǎn)換器來實現(xiàn)。放置時間過長的電極應(yīng)該在無氧的情況下極化一段時間在測量。在使用前要根據(jù)區(qū)域的海拔高度對大氣壓進(jìn)行補(bǔ)償。

5 結(jié)論

本文主要是通過使用原理，測量因素的影響，維護(hù)的來介紹溶氧分析儀。通過對溶氧分析儀的影響因素的分析，在使用過程中盡量避免溫度、大氣壓、海拔、溶液鹽含量等因素的影響，為準(zhǔn)確使用溶氧分析儀奠定基礎(chǔ)。

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