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溶氧设备检定介绍
点击次数:46 发布时间:2018/3/23
   本章主要介绍溶解氧的基本概念,溶解氧的影响因素,溶解氧的分布变化规律,生物缺氧的原因和表现及增氧措施。要求了解增氧作用和耗氧作用,熟悉并掌握溶解氧的日变化,垂直分布,水平分布规律和生物缺氧及增氧措施。
  上海博取仪器有限公司主要经营:溶氧仪,微量溶氧仪,高温溶氧仪,工业溶氧仪,在线溶氧仪
  空气中的分子态氧溶解在水中称为溶解氧。水中的溶解氧的含量与空气中氧的分压、水的温度都有密切关系。在自然情况下,空气中的含氧量变动不大,故水温是主要的因素,水温愈低,水中溶解氧的含量愈高。溶解于水中的分子态氧称为溶解氧,通常记作DO,用每升水里氧气的毫克数表示。水中溶解氧的多少是衡量水体自净能力的一个指标。
  人类及其他陆上动物,是靠呼吸空气中的氧气生存。空气中氧气量多而稳定,一般都是210毫升O2/升空 气。因此,在空气中生存的动物,从来没有感到缺氧的威胁。水中溶解的氧气却量少多变。例如淡水中溶解氧饱和 含量仅8—10毫升/升水,还不到空气中氧气含量的1/20。海水中溶解氧更少。这表明:水中鱼、虾、贝、 藻类的呼吸条件较差,不时面临缺氧窒死的威胁。有人估计:直接间接缺氧致死的鱼类,约占养殖鱼类死 亡总数60%。 由此可见,掌握水中溶解氧的动态规律,熟悉缺氧的原因及对策,对于正确组织养殖生产,改进技术、夺取高产,是很重要的。
  一、溶解氧的饱和含量
  溶解氧是指以分子状态溶存于水中的氧气单质,不是化合态的氧元素,也不是氧气气泡。溶解氧通常简记为“DO”。 氧气溶于水中是一可逆过程,O2溶入水中的速度与水中逸出O2的速度相等时,溶解即达成动态平衡。此时,水中溶解 O2的浓度,即为该条件下溶解氧的饱和含量,在其他条件一定时,溶解氧饱和含量随温度、含盐量升高而下降。
  二、影响溶解氧饱和含量的因素
  溶解氧的含量与水温、氧分压、盐度、水 深深度、水生生物的活动和耗氧有机物浓度有关。
  水温:在氧气分压,含盐量一定时,溶解氧的饱和含量随着水温的升高而降低。低温下溶解氧的饱和含量随温度的变化更加显著。含盐量:在水温,氧气分压一定时,水的含盐 量越高,水中溶解氧的饱和含量越小。海水的 含盐量比淡水的含盐量高的多,在相同条件下,溶解氧在海水中的饱和含量比在淡水中要低得多。天然淡水水体内含盐量的变化幅度很小,所以含盐量对溶解氧的饱和含量影响不大,可近似以纯水中的饱和含量计算。
  氧气的分压:在水温含盐量一定时,水中溶解氧的饱和含量随液面上氧气分压的增大而增大。
  亨利定律水面上氧气分压的大小与水面上大气压强有关。 随着海拔的增高,大气压强逐渐降低,所以对 于地处高原区域的天然水,溶解氧的饱和含量 较低。  水中溶解氧含量还受到两种作用的影响:一种是 使DO下降的耗氧作用,包括好氧有机物降解的 耗氧,生物呼吸耗氧;另一种是使DO增加的复 氧作用,主要有空气中氧的溶解,水生植物的 光合作用等。这两种作用的相互消长,使水中 溶解氧含量呈现出时空变化。 在自然条件下,水在流动时,复氧过程比较迅速,较易补充水中氧的消耗,使水体中溶解氧 保持一定的水平,反之,在静水条件下,复氧过程缓慢,水中含氧得不到及时补充,处于嫌气状态。
  溶氧仪
  溶氧仪传感部分是由金电极(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 解氧仪_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 Ag+Cl→AgCl+2e-,阴极 O2+2H2O+4e→4OH-,根据法拉第定律:流过 溶解氧分析仪电极的电流和氧分压成正比,在温度不变的情况下电流和氧浓度之间呈线性关系。
  制约溶氧仪氧测量的因素:温度、压力和水中溶解的盐,流速。
  1. 温度的影响 由于温度变化,膜的扩散系数和氧的溶解度都将 发生变化,直接影响到溶氧电极电流输出,常采用热 敏电阻来消除温度的影响。温度上升,扩散系数增加,溶解度反而减小。温度对溶解度系数a 的影响可以根 据Henry 定律来估算,温度对膜扩散系数β可以通过阿仑尼乌斯定律来估算。当溶解度系数a 计算出来后,可通过仪表指示和化验分析值对比计算出膜的扩散系数(这里略去计算过程), 膜的扩散系数在25℃时为1.5%/℃。
  (1) 氧的溶解度系数:由于溶解度系数不仅受温度的影响,而且受溶液的成分的影响。在相同氧分压下,不同组分的实际氧浓度也可能不同。根据亨利定律可知氧浓度与其分压成正比,对于稀溶液,温度变化溶解度系数a 的变化约 为2%/℃。
  (2) 膜的扩散系数:根据阿仑尼乌斯定律,溶 解度系数β与温度T 的关系为:C=KPo2· exp(β/T),其中假定K、Po2 为常数,则可以计 算出β在25℃时为2.3%/℃。
  2. 大气压的影响根据Henry定律,气体的溶解度与其分压成正比。氧分压与该地区的海拔高度有关,高 原地区和平原地区的差可达20%,使用前必须 根据当地大气压进行补偿。有些仪表内部配有气压表,在标定时可自动进行校正;有些仪表未配置气压表,在标定时要根据当地气象站提供的数据进行设置,如果数据有误,将导致较大的测量误差。
  3. 溶液中含盐量盐水中的溶解氧明显低于自来水中的溶解氧,为了准确测量,必须考虑含盐量对溶解氧 的影响。在温度不变的情况下,盐含量每增加 100mg/L,溶解氧降低约1%。如果仪表在标 定时使用的溶液的含盐量低,而实际测量的溶液的含盐量高,也会导致误差。在实际使用中必须对测量介质的含盐量进行分析,以便准确 测量及正确补偿。
  4. 样品的流速 氧通过膜扩散比通过样品进行扩散要慢,必须保证电极膜与溶液完全接触。对于流通式检测方式,溶液中的氧会向流通池内扩散,使靠近膜的溶液中的氧损失,产生扩散干扰,影响测量。为了溶解氧仪测量准确,应增加流过 膜的溶液的流量来补偿扩散失去的氧,样品的最小流速为0.3m/s。
  总结:由于温度变化对电极膜的扩散和氧溶解度有较大影响,标定时需较长时间(约10min),以使温补电阻达到平衡;氧分压与该地区的海拔高度有关,溶氧仪在使用前必须根据当地大气压 进行补偿;测量溶液的含盐量高时,仪表标定时应使用含盐量相当的溶液;对于流通式测量方式,要求流过电极的最小流速为0.3m/s。

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