溶解氧仪测量原理
- 来源：北京瑞拓嘉业科技有限公司
- 2022/5/14 8:54:54
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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**佳的净化方法和**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-
阴极煤O2+2H2O+4e——4OH- 根据法拉第定律：渡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尝试之间呈线性关系。 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种方法本质上没有不同。 (1) 分压表示法：氧分压表示法是**基本和**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(mmHg)；P H2O为水蒸气分压；0.209为空气中氧的含量。
(2) 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
饱和长驱的表示法是**合适的。例如将时溶解氧定为99%，零氧是为0%，由反应过程中的溶解氧含量即为时的百分数。
(3) 氧尝试表示法：根据Henry定律可知氧尝试与其分压成正比，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 由于温度变化，膜的扩散系数和氧的溶解度都将发生变化，直接影响到溶解氧电极电流输出，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，对稀溶液，温度变化溶解度系数a的变化约为2%/℃。
(2) 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，由可以计算出β在25℃时为2.3%/℃。当溶解度系数a计算出来后，可通过登记表指示和化验分析值对比计算出膜的扩散系数(这里略去计算过程)，膜的扩散系数在25℃时为1.5%/℃。
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**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
盐水中的习明显低于自来水中的溶解氧，为了准确测量，**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%。如果仪表在标不定期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**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，**保证电极膜与溶液*接触。对于流通式检测方式，溶液中的氧会产、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**小流速为0.3m/s。
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