溶解氧儀環(huán)境影響

適當?shù)娜苎鯇玫乃|(zhì)是必不可少的，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?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)幾小時將導致水生物大批死亡。

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、空氣流動和光合作用溶解于水中。

通過呼吸和分解作用，溶解氧會在水中消耗，主要依靠空氣和光合作用進行補充。水中氧的含量主要取決于溫度。溫水的氧濃度要低于冷水。但溶氧含量過高對動植物會有害。

溶氧電極可以用來測量現(xiàn)場或?qū)嶒炇覂?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)量的主要指標之一，因此溶氧電極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。在對溪水和湖水支持生物存活的能力進行評估時，要進行生化需氧量測試(BOD)在消耗氧氣的含有有機物的樣品水溶液變腐時對其進行測量并確定溶氧濃度和樣品水溶液溫度之間的關系。

BDO-200A型中文在線溶氧儀是高智能化在線連續(xù)監(jiān)測儀?？梢耘錁O譜式電極，自動實現(xiàn)從ppb級到ppm級的寬范圍測量，是檢測鍋爐給水、凝結(jié)水、環(huán)保污水等行業(yè)的液體中氧含量測量的專用儀器。溶氧電極用一薄膜將鉑陰極，銀陽極，以及電解質(zhì)與外界隔開，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膜擴散，氧分壓越大，透過膜的氧就越多。當溶解氧不斷地透過膜滲入腔體，在陰極上還原而產(chǎn)生電流，此電流在儀表上顯示出來。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(百萬分之幾)。有些儀表將計算出的氧含量和觀察到的濃度進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電極進行 極化。由于外加電壓可能要15分鐘才能穩(wěn)定，因此極譜式電極使用前通常要進行預熱確保電極能妥當極化。原電池式的兩個極由兩種不同的能自發(fā)極化產(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，因此原電池式電極使用時無需極譜式電極極化所需的"預熱"。

溶氧電極可用來測量用來對氧含量會影響反應速度、流程效率或環(huán)境的流程進行監(jiān)控:如水產(chǎn)養(yǎng)殖、生物反應、環(huán)境測試(湖、溪、海洋)、水/廢水處理、葡萄酒生產(chǎn)。

對標準溶氧測量說，溫度影響到氧的溶解度和擴散速度，因此必須進行溫度補償。

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)的儀表制造商提供人工調(diào)節(jié)鹽度來修正由離子濃度不同而造成的變化。

BOD 測試一般用于污水處理廠，水處理廠需要知道微生物分解有機物質(zhì)時從水中消耗的氧的量，這點很重要。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。通過測量特定培養(yǎng)期起始及終止時溶解于樣品內(nèi)的氧的含量可以確定廢水、排出液和污水的相對需氧量?？赏ㄟ^測出時間1的溶氧(T1)，減去時間2的溶氧(T2);將該數(shù)值乘以最終樣品體積(VF)并除以最初樣品體積(V)來計算出BOD。

BOD (mg/L) = (T1 – T2)VF/V

使用極譜式電極時，校正或測量前要預熱至少15-30分鐘。

為確保膜的電解液內(nèi)沒有氣泡，ASI膜帽在設計上要求在裝上膜頭時要排除掉所有液腔內(nèi)的空氣。

膜表面上不能留有任何氣泡，否則它會將氣泡當作氧飽和樣品進行讀數(shù)。

即使使用的是帶有自動溫度補償?shù)膬x表，也要在接近樣品溶液的溫度下校正電極。

電極應在空氣中校正，以空氣作為100%的飽和溶解氧標準點。

由于電極對氧的消耗，探頭表面氧的濃度會瞬間降低，因此測量時要對溶液進行攪拌，這很重要。

如膜已破損則要進行更換。

常見的溶氧儀多采用隔膜電極作換能器，將溶氧濃度(實際上是氧分壓)轉(zhuǎn)換成電信號，再經(jīng)放大、調(diào)整(包括鹽度、溫度補償)，由模數(shù)轉(zhuǎn)換顯示。

溶氧儀實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。當溶解氧透過薄膜到達黃金陰極表面，在電極上發(fā)生如下反應。

陰極被還原:O2+2H2O+4e→4OHˉ

同時，陽極被氧化:4Clˉ+4Ag-4e→4AgCl

在正常情況下，上述還原-氧化反應產(chǎn)生的擴散電流i∞之值與溶氧濃度成正比?？捎孟率奖硎?

i∞=nFA(Pm/L)Cs

式中:i∞-穩(wěn)定狀態(tài)的擴散電流

n-得失電子數(shù)

F-法拉第常數(shù)(96500 庫侖)

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，只要測得擴散電流i∞，即可測得溶解氧濃度。為消除溫度、鹽度和氣壓因素影響，各型號產(chǎn)品采用各自技術進行補償。

原電池型(Galvanic Cell):當外界氧分子透過薄膜進入電極內(nèi)相到達陰極的三相界面時，產(chǎn)生下式反應。

銀陰極被還原:O2+2H2O+4e→4OHˉ

同時，鉛陽極被氧化:2Pb+2KOH+4OHˉ-4e→2KHPbO2+2H2O

即:氧在銀陰極上被還原為氫氧根離子，并同時向外電路獲得電子;鉛陽極被氫氧化鉀溶液腐蝕，生成鉛酸氫鉀，同時向外電路輸出電子。接通外電路之后，便有信號電流通過，其值與溶氧濃度成正比。

◆按便攜性分為:便攜式溶解氧儀，臺式溶解氧儀和筆式溶解氧儀。

◆按用途分為:實驗室用溶解氧儀，工業(yè)在線溶解氧儀等。

◆按先進程度分為:經(jīng)濟型溶解氧儀，智能型溶解氧儀，精密型溶解氧儀或分為指針式溶解氧儀，數(shù)顯式溶解氧儀。

◆筆式溶解氧儀，一般制成單一量程，測量范圍狹，為專用簡便儀器。

便攜式和臺式溶解氧儀測量范圍較廣，常用儀器，不同點是便攜式采用直流供電，可攜帶到現(xiàn)場。實驗室溶解氧儀測量范圍廣、功能多、測量精度高。

工業(yè)用溶解氧儀的特點是要求穩(wěn)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(shù)字通訊、上下限報警和控制功能等。

臺式溶解氧儀確保了在(超)低濃度的穩(wěn)定性和準確性，在測量性能和使用環(huán)境等方面有很大的提高。

溶氧儀主要用于化工化肥、冶金、環(huán)保、制藥、生化、食品和自來水等溶液中溶解氧值的連續(xù)監(jiān)測。

在線溶解氧儀是高智能化在線連續(xù)監(jiān)測儀。可以配極譜式電極，自動實現(xiàn)從ppb級到ppm級的寬范圍測量，是檢測鍋爐給水、凝結(jié)水、環(huán)保污水等行業(yè)的液體中氧含量測量的專用儀器。其具有響應快、穩(wěn)定、可靠、使用費用低等特點，適合火力發(fā)電廠大量使用。

《中華人民共和國電力行業(yè)標準·微量溶解氧儀標定方法:標準氣體標定法》主要內(nèi)容:本標準是根據(jù)《國家發(fā)展改革委辦公廳關于下達2003年行業(yè)標準項目補充計劃的通知》(發(fā)改辦工業(yè)[2003]873號文)的安排進行的。標準氣體標定法是利用標準氣體標定低濃度溶解氧儀的方法。本標準是在總結(jié)國內(nèi)各有關單位的試驗研究成果和實際運行經(jīng)驗的基礎上制定的，可滿足國內(nèi)火力發(fā)電廠在線和便攜式微量溶解氧儀標定的需要。

本標準的附錄A為資料性附錄。

本標準由中國電力企業(yè)聯(lián)合會提出。

本標準由電力行業(yè)電廠化學標準化技術委員會歸口并解釋。

本標準主要起草單位:西安熱工研究院有限公司、上海美西智能電子儀器有限公司。

本標準主要起草人:李志剛、馮強生。