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(1)膜电极法 膜电极法是一个目前最常用的一种溶解氧连续测定方法,膜电极又名Clark氧电极,这种电极利用膜可渗透氧但不能渗透水和有机及无机溶质的原理,保护电极不与这类还原物质紧密接触,从而使传感器的灵敏度不受影响。这种半透膜通常采用聚四氟乙烯纤维、聚乙烯等材料组成。 膜电极法溶解氧传感器是由金电极(阴极)和银电极(阳极)及氯化钾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: 阳极反应:4Ag 4Cl-→4AgCl 4e- 阴极反应:O2 2H2O 4e-→4OH- 根据法拉第定律:当电极结构固定时,在一定温度下,扩散电流的大小只与样品氧浓度成正比例线性关系,测得电流值大小,便可知待测试样中氧的浓度。 (2)无膜电极法 传感器由特殊的银合金电极(阴极)和铁电极(阳极)组成,没有覆盖膜和特制的电解液,两极之间也没有极化电压。它是将被测溶液作为电解液,两极形成一个原电池,并产生一个电流,反应式如下: 阳极反应:2Fe→2Fe2 4e- 阴极反应:O2 2H2O 4e-→4OH- 该电流的大小与溶液中的被测氧分子的多少成正比。该信号连同传感器上热电阻测出的温度信号送入变送器,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。 (3)荧光法 溶解氧在线分析仪 溶解氧变送器的特点: 1.系统具有密码保护、输出保持、输出延时、模拟量输出、继电器输出(需选配)和实时模拟功能。 2.具有两种标定方法:1点标定法(在线)及空气(离线)标定法。为了提高传感器的精确度,系统在接受标定数据之前,将对温度等重要参数进行自动检测。 3.系统具有完整的自诊断信息:当测量电极损坏,传感器密封损坏,温度传感器损坏时都会自动报警。 4.变送器可以自定义刻度。 5.可靠性高、稳定性好、操作简单,方便。 6.完全电气隔离。 7.溶解氧是测量水溶液中氧气的含量,它的测量范围是0~40ppm,并采用两线制直流24V电源输入,可输出4~20mA模拟量,电源线电缆长度可经达到914米,变送器到传感器的距离可以达305米。溶解氧传感器特点:
污水处理厂使用的分析仪有两种:在线pH计和溶解氧分析仪。工作原理1、工业pH计的工作原理工作原理 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。采用了CPS11型pH传感器和CPM151型pH变送器。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。2、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。麦该厂采用了COS 4型溶氧传感器和COM252型溶氧变送器。 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(Henry)定律和道尔顿(Dalton)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(常用金和铂制成)和带电流的反电极(银)、无电流的参比电极(银)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(电子过剩)的氧分子就会被还原成氢氧根离子: 电化学当量的氯化银沉淀在反电极上(电子不足):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 氧溶解在水中的分子态氧称为溶解氧。天然水的溶解氧含量取决于水体与大气中氧的平衡。溶解氧的饱和和含量和空气中氧的分压、大气压力、水温有密切关系。清洁地面水溶解氧一般接近饱和。由于藻类的生长,溶解氧可能过饱和。水体受有机、无机还原性物质污染,使溶解氧降低。当大气中的氧来不及补充时,水中溶解氧逐渐降低,以至趋近于零,此时 厌氧菌繁殖,水质恶化。废水中溶解氧的含量取决于废水排出前的工艺过程,一般含量较低,差异很大。1.方法的选择测定水中溶解氧通常采用碘量法及其修正法和膜电极法。清洁水可直接采用碘量法测定。水样有色或含有氧化性及还原性物质、藻类、悬浮物等干扰测定。氧化性物质可使碘化物游离出碘,产生正干扰;某些还原性物质可把碘还原成碘化物,产生负干扰;有机物(如腐植酸、丹宁酸、木质素等)可能被部分氧化,产生正干扰。所以大部分受污染的地表水和工业废水,必须采用修正的碘量法和膜电极法测定。水样中亚硝酸盐氮含量高于0.05mg/L,二价铁低于1 mg/L时,采用叠氮化钠修正法。此法适用于多数污水及生化处理出水;水样中二价铁高于1 mg/L,采用高锰酸钾修正法;水样有色或有悬浮物,采用明矾絮凝修正法;含有活性污泥悬浮物的水样,采用硫酸铜—氨基磺酸絮凝修正法。膜电极法是根据分子氧透过薄膜的扩散速率来测定水中溶解氧。方法简便、快速,干扰少,可用于现场测定。2.水样的采用与保存用碘量法测定水中溶解氧,水样常采集到溶解氧瓶中。采集水样时,要注意不使水样曝气或有气泡存在采样瓶中。可用水样冲洗溶解氧瓶后,沿瓶壁 直接倾注水样或用缸吸法将细管插入溶解氧瓶底部,注入水样至溢流出瓶容积的1/3~1/2左右。水样采集后,为防止溶解氧的变化,应立即加固定剂于样品中,并存于冷暗处,同时记录水温和大气压力。