溶解氧仪的工作原理?有哪些分类?

发布时间:17-04-05 14:00分类:行业资讯
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溶解氧测定仪简明原理常见的溶氧仪多采用隔膜电极作换能器,将溶氧浓度(实际上是氧分压)转换成电信号,再经放大、调整(包括盐度、温度补偿),由模数转换显示。溶氧仪实用的膜电极有两种类型:极谱型(Polarography)和原电池型(Galvanic
Cell)。极谱型(Polarography):电极中,由黄金(Au)环或铂(Pt)金环作阴极;银-氯化银(或汞-氯化亚汞)作阳极。电解液为氯化钾溶液。阴极外表面覆盖一层透氧薄膜。薄膜可采用聚四氟乙烯、聚氯乙烯、聚乙烯、硅橡胶等透气材料。阴阳两电极之间外加0.5~1.5伏的极化电压。有的极化电压为0.7伏。当溶解氧透过薄膜到达黄金阴极表面,在电极上发生如下反应。阴极被还原:O2+2H2O+4e→4OHˉ同时,阳极被氧化:4Clˉ+4Ag-4e→4AgCl在正常情况下,上述还原-氧化反应产生的扩散电流i∞之值与溶氧浓度成正比。可用下式表示:  i∞=nFA(Pm/L)Cs  式中:i∞-稳定状态的扩散电流  n-得失电子数  F-法拉第常数(96500
库仑)  A-阴极表面积(平方厘米)  Pm-薄膜的渗透系数(厘米2/秒)  L-薄膜的厚度(厘米)  Cs-溶解氧浓度(ppm)当电极结构和薄膜确定之后,式中A、Pm、L、n等均为常数。令K=
nFA(Pm/L),则上式中:i∞=KCs。因此可见,只要测得扩散电流i∞,即可测得溶解氧浓度。为消除温度、盐度和气压因素影响,各型号产品采用各自技术进行补偿。原电池型(Galvanic
Cell):当外界氧分子透过薄膜进入电极内相到达阴极的三相界面时,产生下式反应。银阴极被还原:O2+2H2O+4e→4OHˉ同时,铅阳极被氧化:2Pb+2KOH+4OHˉ-4e→2KHPbO2+2H2O即:氧在银阴极上被还原为氢氧根离子,并同时向外电路获得电子;铅阳极被氢氧化钾溶液腐蚀,生成铅酸氢钾,同时向外电路输出电子。接通外电路之后,便有信号电流通过,其值与溶氧浓度成正比。溶解氧仪分类按便携性分为:便携式溶解氧仪,台式溶解氧仪和笔式溶解氧仪。按用途分为:实验室用溶解氧仪,工业在线溶解氧仪等。按*进程度分为:经济型溶解氧仪,智能型溶解氧仪,精密型溶解氧仪或分为指针式溶解氧仪,数显式溶解氧仪。笔式溶解氧仪,一般制成单一量程,测量范围狭,为专用简便仪器。便携式和台式溶解氧仪测量范围较广,常用仪器,不同点是便携式采用直流供电,可携带到现场。实验室溶解氧仪测量范围广、功能多、测量精度高。工业用溶解氧仪的特点是要求稳定性好、工作可靠,有一定的测量精度、环境适应能力强、抗干扰能力强,具有模拟里量输出、数字通讯、上下限报警和控制功能等。

污水处理厂使用的分析仪有两种:pH计和溶氧分析仪
水的pH值随着所溶解的物质的多少而定,因此pH值能灵敏地指示出水质的变化情况。pH值的变化对生物的繁殖和生存有很大影响,同时还严重影响活性污泥生化作用,即影响处理效果,污水的pH值一般控制在6.5——7之间。
水在化学上是中性的,某些水分子自发地按照下式分解:H2O=H++OH-,即分解成氢离子和氢氧根离子。在中性溶液中,氢离子H+和氢氧根离子OH-的浓度都是10-7mol/l,pH值是氢离子浓度以10为底的对数的负数:pH=-log,因此中性溶液的pH值等于7。如果有过量的氢离子,则pH值小于7,溶液呈酸性;反之,氢氧根离子过量,则溶液呈碱性。
pH值通常用电位法测量,通常用一个恒定电位的参比电极和测量电极组成一个原电池,原电池电动势的大小取决于氢离子的浓度,也取决于溶液的酸碱度。测量电极上有特殊的对pH反应灵敏的玻璃探头,它是由能导电、能渗透氢离子的特殊玻璃制成,具有测量精度高、抗干扰性好等特点。当玻璃探头和氢离子接触时,就产生电位。电位是通过悬吊在氯化银溶液中的银丝对照参比电极测到的。pH值不同,对应产生的电位也不一样,通过变送器将其转换成标准4——20mA输出。
溶氧分析仪的工作原理
水中的氧含量可充分显示水自净的程度。对于使用活化污泥的生物处理厂来说,了解曝气池和氧化沟的氧含量非常重要,污水中溶氧增加,会促进除厌氧微生物以外的生物活动,因而能去除挥发性物质和易于自然氧化的离子,使污水得到净化。
测定氧含量主要有三种方法:自动比色分析和化学分析测量,顺磁法测量,电化学法测量。水中溶氧量一般采用电化学法测量。
氧能溶于水,溶解度取决于温度、水表面的总压、分压和水中溶解的盐类。大气压力越高,水溶解氧的能力就越大,其关系由亨利定律和道尔顿定律确定,亨利定律认为气体的溶解度与其分压成正比。
以COS
4氧量测量传感器为例,其中的电极由阴极和带电流的反电极、无电流的参比电极组成,电极浸没在电解质如KCl、KOH中,传感器有隔膜覆盖,隔膜将电极和电解质与被测量的液体分开,因此保护了传感器,既能防止电解质逸出,又可防止外来物质的侵入而导致污染和毒化。
向反电极和阴极之间施加极化电压,假如测量元件浸入在有溶解氧的水中,氧会通过隔膜扩散,出现在阴极上的氧分子就会被还原成氢氧根离子:
O2+2H2O+4e- 4OH-。 电化学当量的氯化银沉淀在反电极上:4Ag+4Cl-
4AgCl+4e-。
对于每个氧分子,阴极放出4个电子,反电极接受电子,形成电流,电流的大小与被测
pH测量电极和参比电极的结构 三电极COS溶氧传感器结构图
污水的氧分压成正比,该信号连同传感器上热电阻测出的温度信号被送入变送器,利用传感器中存储的含氧量和氧分压、温度之间的关系曲线计算出水中的含氧量,然后转化成标准信号输出。参比电极的功能是确定阴极电位。
COS
4溶氧传感器的响应时间为:3分钟后达到最终测量值的90%,9分钟后达到最终测量值的99%;最低流速要求为0.5cm/s。

溶解氧是水质重要指标,故而溶解氧测定仪就得到了广泛使用。
下面着重介绍溶解氧测定仪的几种 原理:
1.碘量法:是测定水中溶解氧的基准方法,使用化学检测方法,测量准确度高,是最早用于检测溶解氧的方法。其原理是在水样中加入硫酸锰和碱性碘化钾,生成氢氧化锰沉淀。此时氢氧化锰性质极不稳定,迅速与水中溶解氧化合生成锰酸锰:加入浓硫酸使已化合的溶解氧与溶液中所加入的碘化钾发生反应而析出碘:再以淀粉作指示剂,用硫代硫酸钠滴定释放出的碘,来计算溶解氧的含量此方法适用于各种溶解氧浓度大于0.2mg/L和小于氧的饱和度两倍的水样水中可能含有亚硝酸盐、铁离子、游离氯时,可能会对测定产生干扰。
2.电流测定法电流测定法根据分子氧透过薄膜的扩散速率来测定水中溶解氧的含量。溶氧电极的薄膜只能透过气体,透过气体中的氧气扩散到电解液中,立即在阴极上发生还原反应:在阳极,如银-氯化银电极上发生氧化反应:电流测定法的测量速度比碘量法要快,操作简便,干扰少,而且能够现场自动连续检测,但是由于它的透氧膜和电极比较容易老化,当水样中含藻类、硫化物、碳酸盐、油类等物质时,会使透氧膜堵塞或损坏,需要注意保护和及时更换,又由于它是依靠电极本身在氧的作用下发生氧化还原反应来测定氧浓度的特性,测定过程中需要消耗氧气,所以在测量过程中样品要不停地搅拌,一般速度要求至少为0.3m/s,且需要定期更换电解液,致使它的测量精度和响应时间都受到扩散因素的限制
湿度传感器探头 , 不锈钢电热管 , PT100 传感器 , 流体电磁阀 , 铸铝加热器 ,
加热圈 。
3.荧光猝灭法的测定是基于氧分子对荧光物质的猝灭效应原理,根据试样溶液所发,根据自己需求选择合适的溶氧仪也是十分必要的。

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