溶解氧測(cè)定儀的測(cè)量方法和影響因素分析
在污水處理過(guò)程中通過(guò)增加污水中的氧含量使污染物通過(guò)活化泥漿被分解出來(lái)達(dá)到污水凈化的目的在線測(cè)量氧含量有助于確定*的凈化方法和經(jīng)濟(jì)的曝氣池配置。在生物發(fā)酵過(guò)程中氧含量的測(cè)量數(shù)據(jù)可對(duì)工藝過(guò)程進(jìn)行指導(dǎo)如判斷發(fā)酵過(guò)程的臨界氧濃度、發(fā)酵罐的供氧能力以及菌體的活性和菌體的生長(zhǎng)量等并根據(jù)發(fā)酵時(shí)的供氧和需氧變化來(lái)指導(dǎo)補(bǔ)料操作。
一 溶解氧含量的表示方法
溶解氧含量有3 種不同的表示方法：氧分壓(mmHg)；百分飽和度(%)；氧濃度(mg/L 或10-6)這3 種方法本質(zhì)上沒(méi)什么不同。
(1)分壓表示法：氧分壓表示法是基本和本質(zhì)的表示法。根據(jù)Henry 定律可得P=(Po2+P H2O )×0.209其中P 為總壓；Po2 為氧分壓(mmHg)；P H2O為水蒸氣分壓；0.209 為空氣中氧的含量。
(2)百分飽和度表示法：由于曝氣發(fā)酵十分復(fù)雜氧分壓不能計(jì)算得到在此情況下用百分飽和度的表示法是合適的。例如將標(biāo)定時(shí)溶解氧定為100％，德圖紅外熱像儀零氧時(shí)為0％則反應(yīng)過(guò)程中的溶解氧含量即為標(biāo)定時(shí)的百分?jǐn)?shù)。
(3)氧濃度表示法：根據(jù)Henry 定律可知氧濃度與其分壓成正比即：C=Po2×a其中C 為氧濃度(mg/L)；Po2 為氧分壓(mmHg)；a 為溶解度系數(shù)(mg/mmHg·L)。
溶解度系數(shù)a 不僅與溫度有關(guān)還與溶液的成分有關(guān)。對(duì)于溫度恒定的水溶液a為常數(shù)則可測(cè)量氧的濃度。氧濃度表示法在發(fā)酵工業(yè)中不常用但在污水處理、生活飲用水等過(guò)程中都用氧濃度來(lái)表示。
二、 影響溶解氧測(cè)定儀測(cè)量的因素
氧的溶解度取決于溫度、壓力和水中溶解的鹽另外氧通過(guò)溶液擴(kuò)散比通過(guò)膜擴(kuò)散快如流速太慢會(huì)產(chǎn)生干擾。
1. 溫度的影響
由于溫度變化膜的擴(kuò)散系數(shù)和氧的溶解度都將發(fā)生變化直接影響到溶氧電極電流輸出常采用熱敏電阻來(lái)消除溫度的影響。溫度上升擴(kuò)散系數(shù)增加溶解度反而減小。溫度對(duì)溶解度系數(shù)a 的影響可以根據(jù)Henry 定律來(lái)估算溫度
對(duì)膜擴(kuò)散系數(shù)β可以通過(guò)阿侖尼烏斯定律來(lái)估算。
(1)氧的溶解度系數(shù)：由于溶解度系數(shù)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(jù)亨利定律可知氧濃度與其分壓成正比對(duì)于稀溶液溫度變化溶解度系數(shù)a 的變化約為2%/℃。
(2)膜的擴(kuò)散系數(shù)：根據(jù)阿侖尼烏斯定律溶解度系數(shù)β與溫度T 的關(guān)系為：
C=KPo2·exp(-β／T)其中假定K、Po2 為常數(shù)，紅外測(cè)溫儀則可以計(jì)算出β在25℃時(shí)為2.3%/℃。
當(dāng)溶解度系數(shù)a 計(jì)算出來(lái)后可通過(guò)儀表指示和化驗(yàn)分析值對(duì)比計(jì)算出膜的擴(kuò)散系數(shù)(這里略去計(jì)算過(guò)程)膜的擴(kuò)散系數(shù)在25℃時(shí)為1.5%/℃。
2. 大氣壓的影響
根據(jù)Henry 定律氣體的溶解度與其分壓成正比。氧分壓與該地區(qū)的海拔高度有關(guān)高原地區(qū)和平原地區(qū)的差可達(dá)20%使用前必須根據(jù)當(dāng)?shù)卮髿鈮哼M(jìn)行補(bǔ)償。有些儀表內(nèi)部配有氣壓表在標(biāo)定時(shí)可自動(dòng)進(jìn)行校正；有些儀表未配置氣壓表在標(biāo)定時(shí)要根據(jù)當(dāng)?shù)貧庀笳咎峁┑臄?shù)據(jù)進(jìn)行設(shè)置如果數(shù)據(jù)有誤將導(dǎo)致較大的測(cè)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(zhǔn)確測(cè)量必須考慮含鹽量對(duì)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(biāo)定時(shí)使用的溶液的含鹽量低而實(shí)際測(cè)量的溶液的含鹽量高也會(huì)導(dǎo)致誤差。在實(shí)際使用中必須對(duì)測(cè)量介質(zhì)的含鹽量進(jìn)行分析以便準(zhǔn)確測(cè)量及正確補(bǔ)償。
4. 樣品的流速
氧通過(guò)膜擴(kuò)散比通過(guò)樣品進(jìn)行擴(kuò)散要慢必須保證電極膜與溶液*接觸。
對(duì)于流通式檢測(cè)方式溶液中的氧會(huì)向流通池內(nèi)擴(kuò)散使靠近膜的溶液中的氧損失產(chǎn)生擴(kuò)散干擾影響測(cè)量。為了測(cè)量準(zhǔn)確應(yīng)增加流過(guò)膜的溶液的流量來(lái)補(bǔ)償擴(kuò)散失去的氧樣品的小流速為0.3m/s。
四 注意的問(wèn)題
對(duì)溶解氧測(cè)定儀來(lái)說(shuō)只要選型、設(shè)置、維護(hù)得當(dāng)一般均能滿足工藝的測(cè)量要求。溶解氧測(cè)定儀的使用不好的主要問(wèn)題出在：使用維護(hù)不正確；電極內(nèi)部泄露造成溫度補(bǔ)償不正常；電極輸入阻抗降低等。
