溶解氧(dissolved oxygen)是指溶解在水里氧的量,通常記作DO,用每升水里氧氣的毫克數(單位為mg/L或者ppm)表示。有些有機化合物在喜氧菌作用下發(fā)生生物降解,要消耗水里的溶解氧,溶解氧得不到及時(shí)補充,水體中的厭氧菌就會(huì )很快繁殖,而使水體變黑、發(fā)臭。水中溶解氧的多少是衡量水體自?xún)裟芰Φ囊粋€(gè)指標。水里的溶解氧被消耗,要恢復到初始狀態(tài),所需時(shí)間短,說(shuō)明該水體的自?xún)裟芰?,或者說(shuō)水體污染不嚴重。否則說(shuō)明水體污染嚴重,自?xún)裟芰θ?,甚至失去自?xún)裟芰Α?/div>
應用范圍
1.水產(chǎn)養殖:
保證水產(chǎn)生物的呼吸需求,含氧量實(shí)時(shí)監測以及自動(dòng)報警、自動(dòng)增氧等功能。
2.自然水域水質(zhì)監測:
檢測水域受污染程度、自?xún)裟芰?,防止水體富營(yíng)養化等生物污染。
3.污水處理,控制指標:
厭氧池、好氧池、曝氣池搭配其他指標用來(lái)控制水處理效果。
4.控制工業(yè)給水管道金屬材質(zhì)腐蝕:
一般用ppb(ug/L)級別量程的傳感器,控制管道里面做到零氧氣,防止生銹,常用于電廠(chǎng)、鍋爐設備。
分類(lèi)
按照原理分為極譜式和熒光法兩種
1、極譜式溶解氧儀
現在市面上溶氧儀大多數是極譜分析儀器,ppm級的可廣泛應用于化工化肥、環(huán)保、制藥、生化、食品和自來(lái)水等溶液中溶解氧值的連續監測。ppb級的專(zhuān)為電廠(chǎng)、鍋爐給水和凝結水等。ppb級溶解氧測量設計,它確保了在(超)低濃度的穩定性和準確性,在測量性能和使用環(huán)境等方面現在的技術(shù)都有很大的提高。
常見(jiàn)的溶氧儀多采用隔膜電極作換能器,將溶氧濃度(實(shí)際上是氧分壓)轉換成電信號,再經(jīng)放大、調整(包括鹽度、溫度補償),由模數轉換顯示。
溶氧儀實(shí)用的膜電極有兩種類(lèi)型:極譜型(Polarography)和原電池型(Galvanic Cell)。極譜型(Polarography):電極中,由黃金(Au)環(huán)或鉑(Pt)金環(huán)作陰極;銀-氯化銀(或汞-氯化亞汞)作陽(yáng)極。電解液為溶液。陰極外表面覆蓋一層透氧薄膜。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。
2、熒光法溶解氧儀
在過(guò)去的50多年里,一直采用電流法和極譜法測量溶解氧。這種方法對于市政和工業(yè)廢水中的溶解氧監測曾起著(zhù)非常重要的作用,但是,傳統的電化學(xué)方法的使用膜、電極和電解液,從而會(huì )導致很多問(wèn)題,即使進(jìn)行定期維護,還是不能得到準確的測量結果。
創(chuàng )新的新型熒光技術(shù),沒(méi)有膜和電解液,幾乎不用維護,性能優(yōu)異,使用方便。熒光溶氧儀是基于物理學(xué)中特定物質(zhì)對活性熒光的猝熄原理。
熒光法溶解氧儀,早是由國外研發(fā)出來(lái),并投入使用的,中國在90年代由國家支持,屬于國家九五重點(diǎn)課題,經(jīng)過(guò)十多年的研究生產(chǎn)技術(shù)已經(jīng)趨于成熟。
傳感器前端的熒光物質(zhì)是特殊的鉑金屬卟啉復合了允許氣體分子通過(guò)的聚酯箔片,表面涂了一層黑色的隔光材料以避免日光和水中其它熒光物質(zhì)的干擾。通過(guò)藍寶石光窗與水密鈦合金外殼內紅藍光源以及感光元件隔離。調制的藍光照到熒光物質(zhì)上使其激發(fā),并發(fā)出紅光,由于氧分子可以帶走能量(猝熄效應),所以激發(fā)紅光的時(shí)間和強度與氧分子的濃度成反比。我們采用了與藍光同步的紅光光源作為參比,測量激發(fā)紅光與參比光之間的相位差,并與內部標定值比對,從而計算出氧分子的濃度,經(jīng)過(guò)線(xiàn)性化和溫度補償,輸出終值。
其他分類(lèi)方式:
溶解氧分析儀按便攜性分為臺式溶解氧分析儀、便攜式溶解氧分析儀和筆式溶解氧分析儀。筆式溶解氧分析儀,測量的范圍小,為專(zhuān)用簡(jiǎn)便儀器;臺式和便攜式溶解氧分析儀的測量范圍都比較廣,不同點(diǎn)在于便攜式溶解氧分析儀采用的是直流供電,可攜帶到現場(chǎng),更加方便。
按用途分為實(shí)驗室用溶解氧分析儀和工業(yè)在線(xiàn)溶解氧分析儀。實(shí)驗室用溶解氧分析儀測量范圍廣、功能多、測量精度高;工業(yè)用溶解氧分析儀的特點(diǎn)是要求穩定性好、工作可靠,有一定的測量精度、環(huán)境適應能力強、抗干擾能力強,具有模擬里量輸出、數字通訊、上下限報警和控制功能等。
按先進(jìn)程度又可以分為經(jīng)濟型、智能型和精密型溶解氧分析儀或分為針式和數顯式溶解氧分析儀,這主要是對讀數的方便性和準確性進(jìn)行的分類(lèi)。
選型指南
1.(1)氧的溶解度系數:由于溶解度系數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(shí)際氧濃度也可能不同。根據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a的變化約為2%/℃。
(2)膜的擴散系數:根據阿侖尼烏斯定律,溶解度系數β與溫度T的關(guān)系為:C=KPO2·exp(-β/T),其中假定K、PO2為常數,則可以計算出β在25℃時(shí)為2.3%/℃。當溶解度系數a計算出來(lái)后,可通過(guò)儀表指示和化驗分析值對比計算出膜的擴散系數(這里略去計算過(guò)程),膜的擴散系數在25℃時(shí)為1.5%/℃。
2.大氣壓的影響根據Henry定律,氣體的溶解度與其分壓成正比。氧分壓與該地區的海拔高度有關(guān),高原地區和平原地區的差可達20%,使用前必須根據當地大氣壓進(jìn)行補償。有些儀表內部配有氣壓表,在標定時(shí)可自動(dòng)進(jìn)行校正;有些儀表未配置氣壓表,在標定時(shí)要根據當地氣象站提供的數據進(jìn)行設置,如果數據有誤,將導致較大的測量誤差。
3.溶液中含鹽量鹽水中的溶解氧明顯低于自來(lái)水中的溶解氧,為了準確測量,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%。如果儀表在標定時(shí)使用的溶液的含鹽量低,而實(shí)際測量的溶液的含鹽量高,也會(huì )導致誤差。在實(shí)際使用中必須對測量介質(zhì)的含鹽量進(jìn)行分析,以便準確測量及正確補償。
4.樣品的流速氧通過(guò)膜擴散比通過(guò)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(huì )向流通池內擴散,使靠近膜的溶液中的氧損失,產(chǎn)生擴散干擾,影響測量。為了測量準確,應增加流過(guò)膜的溶液的流量來(lái)補償擴散失去的氧,樣品的小流速為0.3m/s。