溶解氧分析儀原理和影響溶解氧測量的因素

一、溶解氧分析儀原理

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(陽極)及氯化鉀或氫氧化鉀電解液組成，氧通過膜擴(kuò)散進(jìn)入電解液與金電極和銀電極構(gòu)成測量回路。當(dāng)給溶解氧分析儀電極加上0.6～0.8V 的極化電壓時，氧通過膜擴(kuò)散，陰極釋放電子，陽極接受電子，產(chǎn)生電流，整個反應(yīng)過程為：

陽極 Ag+Cl→AgCl+2e-

陰極 O2+2H2O+4e→4OH-

根據(jù)法拉第定律：流過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性關(guān)系。

二、影響溶解氧測量的因素

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。溫度對溶解度系數(shù)a 的影響可以根據(jù)Henry 定律來估算，溫度對膜擴(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)，則可以計算出β在25℃時為2.3%/℃。當(dāng)溶解度系數(shù)a 計算出來后，可通過儀表指示和化驗分析值對比計算出膜的擴(kuò)散系數(shù)(這里略去計算過程)，膜的擴(kuò)散系數(shù)在25℃時為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)定時可自動進(jìn)行校正；有些儀表未配置氣壓表，在標(biāo)定時要根據(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)確測量，必須考慮含鹽量對溶解氧的影響。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)定時使用的溶液的含鹽量低，而實(shí)際測量的溶液的含鹽量高，也會導(dǎo)致誤差。在實(shí)際使用中必須對測量介質(zhì)的含鹽量進(jìn)行分析，以便準(zhǔn)確測量及正確補(bǔ)償。

• 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。對于流通式檢測方式，溶液中的氧會向流通池內(nèi)擴(kuò)散，使靠近膜的溶液中的氧損失，產(chǎn)生擴(kuò)散干擾，影響測量。為了測量準(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，樣品的較為小流速為0.3m/s。

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