文档介绍：在线溶解氧分析仪的测量原理及维护
屈增鹏
屈增鹏先生,天华化工机械及自动化研究设计院工程师。
关键词:溶解氧分析仪影响因素日常维护
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,在线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。
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(阴极)和银电极(阳极)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 ~
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。
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(mmHg);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。
(1)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 )×,其中,P 为总压;Po2 为氧分压(mmHg);P 为水
H2O H2O
蒸气分压; 为空气中氧的含量。
(2)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。
(3)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(mg/L);Po2 为氧分压(mmHg);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。
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。
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。
(1)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