溶解氧是指分子態(tài)的水溶解于水體當(dāng)中形成的氧,用DO表示。一般情況下水體當(dāng)中的溶解氧含量主要取決于大氣當(dāng)中的含氧量與水體中含氧量的平衡關(guān)系。溶解氧的測(cè)定方法一般分為三種:化學(xué)滴定法、比色法、電化學(xué)法。但是因?yàn)檫@些方法各有千秋,但是同時(shí)又存在很多的不足之處。為了適應(yīng)現(xiàn)在的科技使用方法等新近研制出了溶解氧測(cè)定儀。
溶解氧儀是測(cè)量溶解在水溶液內(nèi)的氧氣的含量。氧氣通過(guò)周圍的空氣、空氣流動(dòng)和光合作用溶解于水中??捎脕?lái)測(cè)量用來(lái)對(duì)氧含量會(huì)影響反應(yīng)速度、流程效率或環(huán)境的流程進(jìn)行監(jiān)控:如水產(chǎn)養(yǎng)殖、生物反應(yīng)、環(huán)境測(cè)試(湖、溪、海洋)、水/廢水處理等。
溶解氧儀氧探頭校正時(shí)應(yīng)注意:
1 用硝酸清洗銀極,硝酸不能浸泡到金電極,每3年用硝酸浸泡金電極1次,但須用水沖洗干凈。
2 每次用氨水、硝酸浸泡電極后都要用水充分沖洗干凈電極。
3 安裝氧探頭塑料密封圈時(shí),注意正確的安裝方向,凹面向上。
4 電極拋光時(shí),不要將電極在干的拋光粉中拋光。
5 注意保持拋光墊的清潔。
6 在每次使用拋光墊前和使用后都要把拋光墊仔細(xì)沖洗干凈。
7 當(dāng)拋光墊用舊的時(shí)候要及時(shí)更換新的,并將拋光墊安放在干凈并帶有蓋子的容器里。
8 注電解液時(shí),要避免產(chǎn)生氣泡,以防影響檢測(cè)結(jié)果。
9 氧探頭在空氣中的校正顯示值應(yīng)在80~120%,才表示校正成功,否則應(yīng)重新校正。
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溶解氧儀是測(cè)量溶解在水溶液內(nèi)的氧氣的含量。氧氣通過(guò)周圍的空氣、空氣流動(dòng)和光合作用溶解于水中??捎脕?lái)測(cè)量用來(lái)對(duì)氧含量會(huì)影響反應(yīng)速度、流程效率或環(huán)境的流程進(jìn)行監(jiān)控:如水產(chǎn)養(yǎng)殖、生物反應(yīng)、環(huán)境測(cè)試(湖、溪、海洋)、水/廢水處理、葡萄酒生產(chǎn)。
儀器特點(diǎn)
溶解氧儀是測(cè)量溶解在水溶液內(nèi)的氧氣的含量。氧氣通過(guò)周圍的空氣、空氣流動(dòng)和光合作用溶解于水中。
通過(guò)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進(jìn)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(guò)高對(duì)動(dòng)植物會(huì)有害。
溶氧電極可以用來(lái)測(cè)量現(xiàn)場(chǎng)或?qū)嶒?yàn)室內(nèi)被測(cè)樣品水溶液內(nèi)的溶氧含量。由于溶解氧是水的質(zhì)量的主要指標(biāo)之一,因此溶氧電極可廣泛用于各種場(chǎng)合下的溶氧含量的測(cè)量,尤其是養(yǎng)殖水、光合作用和呼吸作用及現(xiàn)場(chǎng)測(cè)量。在對(duì)溪水和湖水支持生物存活的能力進(jìn)行評(píng)估時(shí),要進(jìn)行生化需氧量測(cè)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)其進(jìn)行測(cè)量并確定溶氧濃度和樣品水溶液溫度之間的關(guān)系。
BDO-200A型中文在線溶氧儀是高智能化在線連續(xù)監(jiān)測(cè)儀。可以配極譜式電極,自動(dòng)實(shí)現(xiàn)從ppb級(jí)到ppm級(jí)的寬范圍測(cè)量,是檢測(cè)鍋爐給水、凝結(jié)水、環(huán)保污水等行業(yè)的液體中氧含量測(cè)量的專用儀器。溶氧電極用一薄膜將鉑陰極,銀陽(yáng)極,以及電解質(zhì)與外界隔開(kāi),一般情況下陰極幾乎是和這層膜直接接觸的。氧以和其分壓成正比的比率透過(guò)膜擴(kuò)散,氧分壓越大,透過(guò)膜的氧就越多。當(dāng)溶解氧不斷地透過(guò)膜滲入腔體,在陰極上還原而產(chǎn)生電流,此電流在儀表上顯示出來(lái)。由于此電流和溶氧濃度直接成正比,因此校正儀表只需將測(cè)得的電流轉(zhuǎn)換為濃度單位即可。
溶氧濃度通常用mg/L(每升水的溶氧量)或ppm(百萬(wàn)分之幾)。有些儀表將計(jì)算出的氧含量和觀察到的濃度進(jìn)行比較得出飽和度百分比(O2%sat.)
確定溶氧有兩種方式,極譜式和原電池式。極譜式電極需儀表輸入一電壓對(duì)電極進(jìn)行
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(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)用的膜電極有兩種類型: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。電解液為氯化鉀溶液。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。陰陽(yáng)兩電極之間外加0.5~1.5伏的極化電壓。有的極化電壓為0.7伏。當(dāng)溶解氧透過(guò)薄膜到達(dá)黃金陰極表面,在電極上發(fā)生如下反應(yīng)。
陰極被還原:O2+2H2O+4e→4OHˉ
同時(shí),陽(yáng)極被氧化: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-法拉第常數(shù)(96500庫(kù)侖)
A-陰極表面積(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)電極結(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(jiàn),只要測(cè)得擴(kuò)散電流i∞,即可測(cè)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)品采用各自技術(shù)進(jìn)行補(bǔ)償。
原電池型(Galvanic Cell):當(dāng)外界氧分子透過(guò)薄膜進(jìn)入電極內(nèi)相到達(dá)陰極的三相界面時(shí),產(chǎn)生下式反應(yīng)。
銀陰極被還原:O2+2H2O+4e→4OHˉ
同時(shí),鉛陽(yáng)極被氧化:2Pb+2KOH+4OHˉ-4e→2KHPbO2+2H2O
即:氧在銀陰極上被還原為氫氧根離子,并同時(shí)向外電路獲得電子;鉛陽(yáng)極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(guò),其值與溶氧濃度成正比。