溶解氧測(cè)定儀的測(cè)量方法和影響因素分析
在污水處理過程中通過增加污水中的氧含量使污染物通過活化泥漿被分解出來達(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)酵過程中氧含量的測(cè)量數(shù)據(jù)可對(duì)工藝過程進(jìn)行指導(dǎo)如判斷發(fā)酵過程的臨界氧濃度、發(fā)酵罐的供氧能力以及菌體的活性和菌體的生長量等并根據(jù)發(fā)酵時(shí)的供氧和需氧變化來指導(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、生活飲用水等過程中都用氧濃度來表示。
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溶液擴(kuò)散比通過膜擴(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 定律來估算溫度
對(duì)膜擴(kuò)散系數(shù)β可以通過阿侖尼烏斯定律來估算。
(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)算出來后可通過儀表指示和化驗(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
氧通過膜擴(kuò)散比通過樣品進(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)增加流過膜的溶液的流量來補(bǔ)償擴(kuò)散失去的氧樣品的小流速為0.3m/s。
四 注意的問題
對(duì)溶解氧測(cè)定儀來說只要選型、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。
