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专为锅炉给水和凝结水等ppb级溶解氧测量设计的

2019-11-09 22:48

北京恒奥德仪器厂家打折溶解氧测试仪 在污水处理过程中,通过增加污水中的氧含量使污染物通过活化泥浆被分解出来,达到污水净化的目的,测量氧含量有助于确定最佳的净化方法和最经济的曝气池配置。在生物发酵过程中氧含量的测量数据可对工艺过程进行指导,如判断发酵过程的临界氧浓度、发酵罐的供氧能力以及菌体的活性和菌体的生长量等,并根据发酵时的供氧和需氧变化来指导补料操作。原理溶解度取决于温度、压力和水中溶解的盐一、溶解氧分析仪测量原理氧在水中的溶解度取决于温度、压力和水中溶解的盐。溶解氧分析仪传感部分是由金电极和银电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:流过溶解氧分析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。表示方法二、溶解氧含量的表示方法溶解氧含量有3 种不同的表示方法:氧分压;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。⑴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;P H2O 为水蒸气分压;0.209 为空气中氧的含量。⑵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。⑶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;Po2 为氧分压;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。影响溶解氧测量的因素三、影响溶解氧测量的因素氧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。⒈ 温度的影响由于温度变化,膜的扩散系数和氧的溶解度都将发生变化,直接影响到溶氧电极电流输出,常采用热敏电阻来消除温度的影响。温度上升,扩散系数增加,溶解度反而减小。温度对溶解度系数a 的影响可以根据Henry 定律来估算,温度对膜扩散系数β可以通过阿仑尼乌斯定律来估算。⑴氧的溶解度系数:由于溶解度系数a 不仅受温度的影响,而且受溶液的成分的影响。在相同氧分压下,不同组分的实际氧浓度也可能不同。根据亨利定律可知氧浓度与其分压成正比,对于稀溶液,温度变化溶解度系数a 的变化约为2%/ ℃。⑵膜的扩散系数:根据阿仑尼乌斯定律,溶解度系数β与温度T 的关系为:C=KPo2·exp(-β/T),其中假定K、Po2 为常数,则可以计算出β在25℃时为2.3%/ ℃。当溶解度系数a 计算出来后,可通过仪表指示和化验分析值对比计算出膜的扩散系数,膜的扩散系数在25℃时为1.5%/℃。⒉ 大气压的影响根据Henry 定律,气体的溶解度与其分压成正比。氧分压与该地区的海拔高度有关,高原地区和平原地区的差可达20%,使用前必须根据当地大气压进行补偿。有些仪表内部配有气压表,在标定时可自动进行校正;有些仪表未配置气压表,在标定时要根据当地气象站提供的数据进行设置,如果数据有误,将导致较大的测量误差。⒊ 溶液中含盐量盐水中的溶解氧明显低于自来水中的溶解氧,为了准确测量,必须考虑含盐量对溶解氧的影响。在温度不变的情况下,盐含量每增加100mg/L,溶解氧降低约1%。如果仪表在标定时使用的溶液的含盐量低,而实际测量的溶液的含盐量高,也会导致误差。在实际使用中必须对测量介质的含盐量进行分析,以便准确测量及正确补偿。⒋ 样品的流速氧通过膜扩散比通过样品进行扩散要慢,必须保证电极膜与溶液完全接触。对于流通式检测方式,溶液中的氧会向流通池内扩散,使靠近膜的溶液中的氧损失,产生扩散干扰,影响测量。为了测量准确,应增加流过膜的溶液的流量来补偿扩散失去的氧,样品的最小流速为0.3m/s。注意的问题四、注意的问题对溶解氧分析仪来说,只要选型、设置、维护得当,一般均能满足工艺的测量要求。溶解氧分析仪的使用不好的主要问题出在:使用维护不正确;电极内部泄露造成温度补偿不正常;电极输入阻抗降低等。检测原理概述随着当今世界工业、农业的迅猛发展,大量的工业废水、农田排水向江河湖海排放,同时,中国城市生活污水大约有80%未经处理直接排放,小城镇及广大农村生活污水大多处于无序排放状态[1],使得许多地方的水质日益恶化,水污染和水资源短缺日益严重,所以迫切需要对污水进行及时监控和有效处理。其中,水中溶解氧含量是进行水质监测时的一项重要指标。溶解氧(Dissolved Oxygen)是指溶解于水中分子状态的氧,即水中的O2,用DO表示。溶解氧是水生生物生存不可缺少的条件。溶解氧的一个来源是水中溶解氧未饱和时,大气中的氧气向水体渗入;另一个来源是水中植物通过光合作用释放出的氧。溶解氧随着温度、气压、盐分的变化而变化,一般说来,温度越高,溶解的盐分越大,水中的溶解氧越低;气压越高,水中的溶解氧越高。溶解氧除了被通常水中硫化物、亚硝酸根、亚铁离子等还原性物质所消耗外,也被水中微生物的呼吸作用以及水中有机物质被好氧微生物的氧化分解所消耗。所以说溶解氧是水体的资本,是水体自净能力的表示。天然水中溶解氧近于饱和值,藻类繁殖旺盛时,溶解氧含量下降。水体受有机物及还原性物质污染可使溶解氧降低,对于水产养殖业来说,水体溶解氧对水中生物如鱼类的生存有着至关重要的影响,当溶解氧低于4mg/L时,就会引起鱼类窒息死亡,对于人类来说,健康的饮用水中溶解氧含量不得小于6mg/L。当溶解氧消耗速率大于氧气向水体中溶入的速率时,溶解氧的含量可趋近于0,此时厌氧菌得以繁殖,使水体恶化,所以溶解氧大小能够反映出水体受到的污染,特别是有机物污染的程度,它是水体污染程度的重要指标,也是衡量水质的综合指标。因此,水体溶解氧含量的测量,对于环境监测以及水产养殖业的发展都具有重要意义。

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空气中的分子态氧溶解在水中称为溶解氧。水中的溶解氧的含量与空气中氧的分压、水的温度都有密切关系。在自然情况下,空气中的含氧量变动不大,故水温是主要的因素,水温愈低,水中溶解氧的含量愈高。溶解于水中的分子态氧称为溶解氧,通常记作DO,用每升水里氧气的毫克数表示。水中溶解氧的多少是衡量水体自净能力的一个指标。专为锅炉给水和凝结水等ppb级溶解氧测量设计的仪器叫溶氧仪。

溶解氧分析仪怎么测的?如何校准及检定?日常使用中需要注意什么?溶解氧分析仪是测量水中溶解氧的工具,那么测量水中溶解氧在污水处理中起到何种作用呢?

溶解氧测定仪是食品厂、饮用水厂办QS、HACCP认证中的必备检验设备。那么,溶解氧测定仪的影响因素有哪些呢?

溶氧仪,是极谱分析仪器,专为锅炉给水和凝结水等ppb级溶解氧测量设计。确保了在低浓度的稳定性和准确性,在测量性能和使用环境等方面有很大的提高。主要用于化工化肥、冶金、环保、制药、生化、食品和自来水等溶液中溶解氧值的连续监测。

其实在污水处理过程中,通过增加污水中的氧含量使污染物通过活化泥浆被分解出来,达到污水净化的目的,测量氧含量有助于确定最佳的净化方法和最经济的曝气池配置。在生物发酵过程中氧含量的测量数据可对工艺过程进行指导,如判断发酵过程的临界氧浓度、发酵罐的供氧能力以及菌体的活性和菌体的生长量等,并根据发酵时的供氧和需氧变化来指导补料操作。

1、温度的影响由于温度变化,膜的扩散系数和氧的溶解度都将发生变化,直接影响到溶氧电极电流输出,常采用热敏电阻来消除温度的影响。温度上升,扩散系数增加,溶解度反而减小。温度对溶解度系数a 的影响可以根据Henry 定律来估算,温度对膜扩散系数β可以通过阿仑尼乌斯定律来估算。

溶氧仪的工作原理

那么溶解氧分析仪的工作原理究竟是怎样的呢?

⑴氧的溶解度系数:由于溶解度系数a 不仅受温度的影响,而且受溶液的成分的影响。在相同氧分压下,不同组分的实际氧浓度也可能不同。根据亨利定律可知氧浓度与其分压成正比,对于稀溶液,温度变化溶解度系数a 的变化约为2%/ ℃。

水中的氧含量可充分显示水自净的程度。对于使用活化污泥的生物处理厂来说,了解曝气池的氧含量非常重要,污水中溶氧增加,会促进除厌氧微生物以外的生物活动,因而能去除挥发性物质和易于自然氧化的离子,使污水得到净化。

一、溶解氧分析仪传感部分是由金电极和银电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:流过溶解氧分析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。

⑵膜的扩散系数:根据阿仑尼乌斯定律,溶解度系数β与温度T 的关系为:C=KPo2·exp(-β/T),其中假定K、Po2 为常数,则可以计算出β在25℃时为2.3%/ ℃。当溶解度系数a 计算出来后,可通过仪表指示和化验分析值对比计算出膜的扩散系数,膜的扩散系数在25℃时为1.5%/℃。

测定氧含量主要有三种方法:自动比色分析和化学分析测量,顺磁法测量,电化学法测量,荧光法。水中溶氧量一般采用电化学法测量。

溶解氧含量的表示方法究竟有几种呢?

2、 大气压的影响根据Henry 定律,气体的溶解度与其分压成正比。氧分压与该地区的海拔高度有关,高原地区和平原地区的差可达20%,使用前必须根据当地大气压进行补偿。有些仪表内部配有气压表,在标定时可自动进行校正;有些仪表未配置气压表,在标定时要根据当地气象站提供的数据进行设置,如果数据有误,将导致较大的测量误差。

氧能溶于水,溶解度取决于温度、水表面的总压、分压和水中溶解的盐类。大气压力越高,水溶解氧的能力就越大,其关系由亨利定律和道尔顿定律确定,亨利定律认为气体的溶解度与其分压成正比。

二、溶解氧含量有3种不同的表示方法:氧分压;百分饱和度;氧浓度,这3种方法本质上没什么不同。

3、溶液中含盐量盐水中的溶解氧明显低于自来水中的溶解氧,为了准确测量,必须考虑含盐量对溶解氧的影响。在温度不变的情况下,盐含量每增加100mg/L,溶解氧降低约1%。如果仪表在标定时使用的溶液的含盐量低,而实际测量的溶液的含盐量高,也会导致误差。在实际使用中必须对测量介质的含盐量进行分析,以便准确测量及正确补偿。

氧量测量传感器由阴极和带电流的反电极、无电流的参比电极组成,电极浸没在电解质如KCl、KOH中,传感器有隔膜覆盖,覆膜将电极和电解质与被测量的液体分开,只有溶解气体能渗透覆膜,因此保护了传感器,既能防止电解质逸出,又可防止外来物质的侵人而导致污染和毒化。

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=×0.209,其中,P为总压;Po2为氧分压;PH2O为水蒸气分压;0.209为空气中氧的含量。

4、样品的流速氧通过膜扩散比通过样品进行扩散要慢,必须保证电极膜与溶液完全接触。对于流通式检测方式,溶液中的氧会向流通池内扩散,使靠近膜的溶液中的氧损失,产生扩散干扰,影响测量。为了测量准确,应增加流过膜的溶液的流量来补偿扩散失去的氧,样品的最小流速为0.3m/s。

向反电极和阴极之间施加极化电压,假如测量元件浸人在有溶解氧的水中,氧会通过隔膜扩散,出现在阴极上的氧分子就会被还原成氢氧根离子[OH-]。电化学当量的氯化银沉淀在反电极上,对于每个氧分子,阴极放出4个电子,反电极接受电子,形成电流:4Ag+4Cl-=4AgCl+4e-。

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。

电流的大小与被测污水的氧的分压成正比,该信号连同传感器上热电阻测出的温度信号被送人变送器,利用传感器中存储的含氧量和氧分压、温度之间的关系曲线计算出水中的含氧量,然后转化成标准信号输出。参比电极的功能是确定阴极电位。

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;Po2为氧分压;a为溶解度系数。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。

溶氧仪的标定方法

溶解氧测定仪测量水中溶解氧有哪些因素对其测量结果有影响呢?

溶氧仪一般可采用标准液标定或现场取样标定。

三、氧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4 M 的KCl溶液;50%的甲醇溶液(21.9 mg/L)。

1.温度的影响由于温度变化,膜的扩散系数和氧的溶解度都将发生变化,直接影响到溶氧电极电流输出,常采用热敏电阻来消除温度的影响。温度上升,扩散系数增加,溶解度反而减小。温度对溶解度系数a的影响可以根据Henry定律来估算,温度对膜扩散系数β可以通过阿仑尼乌斯定律来估算。

溶氧仪现场取样标定法:在溶氧仪实际使用中,多采用Winkler方法对溶解氧分析仪进行现场标定。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,这时就不能将调整仪表读数等于A,而应将仪表读数调整为1MA×M2。

氧的溶解度系数:由于溶解度系数a不仅受温度的影响,而且受溶液的成分的影响。在相同氧分压下,不同组分的实际氧浓度也可能不同。根据亨利定律可知氧浓度与其分压成正比,对于稀溶液,温度变化溶解度系数a的变化约为2%/℃。

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膜的扩散系数:根据阿仑尼乌斯定律,溶解度系数β与温度T的关系为:C=KPo2·exp,其中假定K、Po2为常数,则可以计算出β在25℃时为2.3%/℃。当溶解度系数a计算出来后,可通过仪表指示和化验分析值对比计算出膜的扩散系数,膜的扩散系数在25℃时为1.5%/℃。

标签: 热电阻 溶氧仪

2.大气压的影响根据Henry定律,气体的溶解度与其分压成正比。氧分压与该地区的海拔高度有关,高原地区和平原地区的差可达20%,使用前必须根据当地大气压进行补偿。有些仪表内部配有气压表,在标定时可自动进行校正;有些仪表未配置气压表,在标定时要根据当地气象站提供的数据进行设置,如果数据有误,将导致较大的测量误差。

3.溶液中含盐量盐水中的溶解氧明显低于自来水中的溶解氧,为了准确测量,必须考虑含盐量对溶解氧的影响。在温度不变的情况下,盐含量每增加100mg/L,溶解氧降低约1%。如果仪表在标定时使用的溶液的含盐量低,而实际测量的溶液的含盐量高,也会导致误差。在实际使用中必须对测量介质的含盐量进行分析,以便准确测量及正确补偿。

4.样品的流速氧通过膜扩散比通过样品进行扩散要慢,必须保证电极膜与溶液完全接触。对于流通式检测方式,溶液中的氧会向流通池内扩散,使靠近膜的溶液中的氧损失,产生扩散干扰,影响测量。为了测量准确,应增加流过膜的溶液的流量来补偿扩散失去的氧,样品的最小流速为0.3m/s。

日常在使用溶解氧测定仪时应该注意哪些事项呢?

四、溶解氧分析仪只要选型、设置、维护得当,一般均能满足工艺的测量要求。溶解氧分析仪的使用不好的主要问题出在:使用维护不正确;电极内部泄露造成温度补偿不正常;电极输入阻抗降低等。

1.日常维护仪表的日常维护主要包括定期对电极进行清洗、校验、再生。

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——3月应重新校验一次零点和量程。

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,可用细砂纸抛光。

在使用中如发现电极泄露,就必须更换电解液。

2.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。

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;50%的甲醇溶液。

现场取样标定法:在实际使用中,多采用Winkler方法对溶解氧分析仪进行现场标定。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,这时就不能将调整仪表读数等于A,而应将仪表读数调整为1MA×M2。3.使用中应注意的问题使用中应注意以下问题:由于溶解氧电极信号阻抗较高,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,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。

五、溶解氧分析仪的校准过程

现在无论是国产的溶氧仪还是国外进口的溶氧仪,其通用的校准方法都是空气校准技术,即将溶氧仪电极置于某一特定温度下水饱和的空气环境中,平衡后以该温度下对应的饱和溶氧值作为参考标准值进行校准。以20℃为例,在标准大气压下,水中饱和溶解氧的浓度为9.08mg/L,其参考校准标准值就是9.08mg/L。

现在根据溶氧仪测量依据的三个特征,就不难解释溶氧仪的校准过程:某一温度下,在空气饱和的水中和水饱和的空气中,氧分压是相同的,又由于溶氧仪电极直接测量的物理量是氧分压,所以其换算显示的溶解氧浓度也是相同的。

在20℃时、标准大气压下,空气中氧气的浓度为273mg/L,而水中饱和溶解氧的浓度为9.08mg/L,即空气中氧气浓度为溶液的30倍;但是用溶氧仪测量时,两者的浓度几乎相同,即9.08mg/L左右,这也再次说明了溶氧仪测量的是氧分压而不是氧浓度。

六、溶解氧分析仪的检定

作为重要的水质分析仪器,溶氧仪需要定期进行检定,以确保其测量结果的准确可靠。为此,JJG291-2008详细列出了溶氧仪的计量指标。在充分理解溶氧仪测量原理和影响因素后,将有助于进一步了解这些计量指标及发现规程中的一些不足。

1.示值误差的检定

在JJG291-2008中,溶氧仪示值误差的测量是通过对10℃、20℃和30℃时无盐水饱和溶解氧的测量来实现的。但是,如本文前面所述,溶解氧的测量结果受温度影响很大。所以JJG291-2008中的示值误差检定项目,实际是综合了仪器示值误差、温度示值误差和温度补偿误差后的结果。这是由于一方面难以制备某一温度下特定浓度的溶氧水;另一方面很多仪器不具有手动温度补偿功能,而且溶氧仪电极膜的扩散系数受电极结构影响而未知,难以对溶氧仪单独进行温度补偿误差的检定。

2.盐度补偿

JJG291-2008提供了盐度补偿的检定方法,并列为溶氧仪的首次检定项目。因为目前很多国产的溶氧仪不具有盐度补偿功能,如果按JJG291-2008进行盐度补偿检定,则根据前面分析得到的结论,在不同浓度盐溶

液中测得的饱和溶氧值与无盐水中的饱和溶氧值相同,则此步骤显得毫无意义。所以JJG291-2008之5.3.9应注明:本条款只适用于具有盐度补偿功能的溶解氧测定仪。

其次,由于盐度补偿过程只是根据式对测量结果进行修正,所以这个项目的检定不涉及电极的测量准确性,不需要进行整机性能的测量。笔者认为,盐度补偿误差的计量,只需在主机中输入不同的盐度值,然后读取仪器示值N′,与理论计算值Nsn进行比较就可以了。

溶氧仪的测量原理决定了其测量能力的局限性,即测量过程不仅需要测得溶氧分压,还需要进行大气压补偿、温度补偿和盐度补偿,才能对溶氧值进行准确测量。

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