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(xiàn)測(cè)量氧含量有助于確定*的凈化方法和的曝氣池配置。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 溶解氧分析儀測(cè)量原理
氧在水中的溶解度取決于溫度、壓力和水中溶解的鹽。溶解氧分析儀傳感部分是由金電極（陰極）和銀電極（陽(yáng)極）及氯化鉀或氫氧化鉀電解液組成，氧通過(guò)膜擴(kuò)散進(jìn)入電解液與金電極和銀電極構(gòu)成測(cè)量回路。當(dāng)給溶解氧分析儀電極加上0.6～0.8V 的極化電壓時(shí)，氧通過(guò)膜擴(kuò)散，陰極釋放電子，陽(yáng)極接受電子，產(chǎn)生電流，整個(gè)反應(yīng)過(guò)程為：陽(yáng)極 Ag+Cl→AgCl+2e-陰極 O2+2H2O+4e→4OH-
根據(jù)法拉第定律：流過(guò)溶解氧分析儀電極的電流和氧分壓成正比，在溫度不變的情況下電流和氧濃度之間呈線(xiàn)性關(guān)系。
二 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zui基本和zui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zui合適的。例如將標(biāo)定時(shí)溶解氧定為100％，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。
三 影響溶解氧測(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)，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zui小流速為0.3m/s。
四 注意的問(wèn)題
對(duì)溶解氧分析儀來(lái)說(shuō)，只要選型、設(shè)置、維護(hù)得當(dāng)，一般均能滿(mǎn)足工藝的測(cè)量要求。溶解氧分析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。
1. 日常維護(hù)
儀表的日常維護(hù)主要包括定期對(duì)電極進(jìn)行清洗、校驗(yàn)、再生。
（1）1～2 周應(yīng)清洗一次電極，如果膜片上有污染物，會(huì)引起測(cè)量誤差。清洗時(shí)應(yīng)小心，注意不要損壞膜片。將電極放入清水中涮洗，如污物不能洗去，用軟布或棉布小心擦洗。
（2）2～3 月應(yīng)重新校驗(yàn)一次零點(diǎn)和量程。
（3）電極的再生大約1 年左右進(jìn)行一次。當(dāng)測(cè)量范圍調(diào)整不過(guò)來(lái)，就需要對(duì)溶解氧電極再生。電極再生包括更換內(nèi)部電解液、更換膜片、清洗銀電極。如果觀(guān)察銀電極有氧化現(xiàn)象，可用細(xì)砂紙拋光。
（4）在使用中如發(fā)現(xiàn)電極泄露，就必須更換電解液。
2. 儀表標(biāo)定
儀表的標(biāo)定方法一般可采用標(biāo)準(zhǔn)液標(biāo)定或現(xiàn)場(chǎng)取樣標(biāo)定。
（1）標(biāo)準(zhǔn)溶液標(biāo)定法：標(biāo)準(zhǔn)溶液標(biāo)定一般采用兩點(diǎn)標(biāo)定，即零點(diǎn)標(biāo)定和量程標(biāo)定。零點(diǎn)標(biāo)定溶液可采用2%的Na2SO3 溶液。量程標(biāo)定溶液可根據(jù)儀表測(cè)量量程選擇4M 的KCl 溶液（2mg/L）；50%的甲醇溶液（21.9mg/L）。
（2）現(xiàn)場(chǎng)取樣標(biāo)定法（Winkler 法）：在實(shí)際使用中，多采用Winkler 方法對(duì)溶解氧分析儀進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)定。使用該方法時(shí)存在兩種情況：取樣時(shí)儀表讀數(shù)為M1，化驗(yàn)分析值為A，對(duì)儀表進(jìn)行標(biāo)定時(shí)儀表讀數(shù)仍為M1，這時(shí)只須調(diào)整儀表讀數(shù)等于
A 即可；取樣時(shí)儀表讀數(shù)為M1，化驗(yàn)分析值為A，對(duì)儀表進(jìn)行標(biāo)定時(shí)儀表讀數(shù)改變?yōu)镸2，這時(shí)就不能將調(diào)整儀表讀數(shù)等于A(yíng)，而應(yīng)將儀表讀數(shù)調(diào)整為1 MA ×M2。
3.使用中應(yīng)注意的問(wèn)題
使用中應(yīng)注意以下問(wèn)題：由于溶解氧電極信號(hào)阻抗較高（約20MΩ），溶解氧電極與轉(zhuǎn)換器之間距離zui大為50m；溶解氧電極不用時(shí)也應(yīng)處于工作狀態(tài)，可接在溶解氧轉(zhuǎn)換器上。久置或重新再生（更換電解液或膜）的電極，在使用前應(yīng)置于
無(wú)氧環(huán)境極化1～2h；由于溫度變化對(duì)電極膜的擴(kuò)散和氧溶解度有較大影響，標(biāo)定時(shí)需較長(zhǎng)時(shí)間（約10min），以使溫補(bǔ)電阻達(dá)到平衡；氧分壓與該地區(qū)的海拔高度有關(guān)，儀表在使用前必須根據(jù)當(dāng)?shù)卮髿鈮哼M(jìn)行補(bǔ)償；測(cè)量溶液的含鹽量高時(shí)，儀表標(biāo)定時(shí)應(yīng)使用含鹽量相當(dāng)?shù)娜芤?；?duì)于流通式測(cè)量方式，要求流過(guò)電極的zui小流速為0.3m/s。
無(wú)氧水的制備：
配制250ml的5%亞硫酸鈉（Na2SO3）溶液，可加入適量的氯化鈷（CoCl2）做催化劑。
飽和溶解氧環(huán)境：
a） 用蒸餾水沖洗透氣膜，并甩干水分，靜置在空氣中（≥3分鐘）等待控制器顯示穩(wěn)定。
b）取水樣300~500毫升，在相對(duì)穩(wěn)定溫度下充氣至少15分鐘。當(dāng)校正時(shí)將探棒放入水中且必須同時(shí)進(jìn)行攪拌（至少60轉(zhuǎn)每分鐘）。
氧在不同溫度和氯化物濃度的水中飽和含量表（氣壓101.3kPa）
| 溫度 | CS | ΔCS | 溫度 | CS | ΔCS |
| ℃ | mg/L | mg/L | ℃ | mg/L | mg/L |
| 0 | 14.64 | 0.0925 | 20 | 9.08 | 0.0481 |
| 1 | 14.22 | 0.0890 | 21 | 8.90 | 0.0467 |
| 2 | 13.82 | 0.0857 | 22 | 8.73 | 0.0453 |
| 3 | 13.44 | 0.0827 | 23 | 8.57 | 0.0440 |
| 4 | 13.09 | 0.0798 | 24 | 8.41 | 0.0427 |
| 5 | 12.74 | 0.0771 | 25 | 8.25 | 0.0415 |
| 6 | 12.42 | 0.0745 | 26 | 8.11 | 0.0404 |
| 7 | 12.11 | 0.0720 | 27 | 7.96 | 0.0393 |
| 8 | 11.81 | 0.0697 | 28 | 7.82 | 0.0382 |
| 9 | 11.53 | 0.0675 | 29 | 7.69 | 0.0372 |
| 10 | 11.26 | 0.0653 | 30 | 7.56 | 0.0362 |
| 11 | 11.01 | 0.0633 | 31 | 7.43 | |
| 12 | 10.77 | 0.0614 | 32 | 7.30 | |
| 13 | 10.53 | 0.0595 | 33 | 7.18 | |
| 14 | 10.30 | 0.0577 | 34 | 7.07 | |
| 15 | 10.08 | 0.0559 | 35 | 6.95 | |
| 16 | 9.86 | 0.0543 | 36 | 6.84 | |
| 17 | 9.66 | 0.0527 | 37 | 6.73 | |
| 18 | 9.46 | 0.0511 | 38 | 6.63 | |
| 19 | 9.27 | 0.0496 | 39 | 6.53 | |
| 溫度 | CS | Δ | 溫度 | CS | Δ |
| ℃ | mg/L | mg/L | ℃ | mg/L | mg/L |
| 0 | 14.64 | 0.0925 | 20 | 9.08 | 0.0481 |
| 1 | 14.22 | 0.0890 | 21 | 8.90 | 0.0467 |
| 2 | 13.82 | 0.0857 | 22 | 8.73 | 0.0453 |
| 3 | 13.44 | 0.0827 | 23 | 8.57 | 0.0440 |
| 4 | 13.09 | 0.0798 | 24 | 8.41 | 0.0427 |
| 5 | 12.74 | 0.0771 | 25 | 8.25 | 0.0415 |
| 6 | 12.42 | 0.0745 | 26 | 8.11 | 0.0404 |
| 7 | 12.11 | 0.0720 | 27 | 7.96 | 0.0393 |
| 8 | 11.81 | 0.0697 | 28 | 7.82 | 0.0382 |
| 9 | 11.53 | 0.0675 | 29 | 7.69 | 0.0372 |
| 10 | 11.26 | 0.0653 | 30 | 7.56 | 0.0362 |
| 11 | 11.01 | 0.0633 | 31 | 7.43 | |
| 12 | 10.77 | 0.0614 | 32 | 7.30 | |
| 13 | 10.53 | 0.0595 | 33 | 7.18 | |
| 14 | 10.30 | 0.0577 | 34 | 7.07 | |
| 15 | 10.08 | 0.0559 | 35 | 6.95 | |
| 16 | 9.86 | 0.0543 | 36 | 6.84 | |
| 17 | 9.66 | 0.0527 | 37 | 6.73 | |
| 18 | 9.46 | 0.0511 | 38 | 6.63 | |
| 19 | 9.27 | 0.0496 | 39 | 6.53 |
1）表中的欄2是氧溶解度（CS），以每升水含若干毫克表示：在101.3kPa壓力下，純水中含有帶飽和水蒸汽的空氣時(shí)含氧量為20.94%（V/V）。
2）氧在水中的溶解度隨含鹽度的增加而降低，其關(guān)系呈線(xiàn)性關(guān)系，實(shí)際上水的含量可高達(dá)35g/L，含鹽量以每升水中含多少克鹽表示之，表中所列的ΔCS是進(jìn)行校正時(shí)每升每克鹽濃度要減去的數(shù)值。因此氧在含有ng/L鹽的水中的溶解度，要用對(duì)應(yīng)的純水的氧溶解度減去nΔCS的數(shù)值便可求得。
6.3.3 無(wú)氧水的制備
在配制250mg/L的5%亞硫酸鈉（Na2SO3）溶液，可加入適量的氯化鈷（CoCl2）做催化劑。
6.3.4 飽和溶氧水的制備
將恒溫水浴的水溫恒定在所要測(cè)定的溫度值上，然后用空氣泵向水中連續(xù)鼓泡2小時(shí)以上。
6.4 響應(yīng)時(shí)間和零值誤差的測(cè)試
在空氣中，將溶氧測(cè)定儀的示值調(diào)至為10.0mg/L，待值穩(wěn)定后，把傳感器放入無(wú)氧水中，同時(shí)用秒表計(jì)時(shí)，當(dāng)示值下降至1 mg/L 時(shí)所需時(shí)間，即為響應(yīng)時(shí)間；然后再繼續(xù)記時(shí)至5min末，溶氧測(cè)定儀的示值即為殘余電流引起的零值誤差。
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