JPB便携式溶解氧分析仪.docx
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JPB便携式溶解氧分析仪
JPB—607型
便
携
式
溶
解
氧
分
析
仪
实验操作说明
目录
一、概述………………………………………...……………1
二、技术参数…………………………………………………1
三、工作原理…………………………………………………2
四、仪器结构特点……………………………………………4
五、仪器的使用及校准………………………………………5
六、仪器的维护………………………………………………7
七、溶解氧测量时的几个问题………………………………8
八、故障检查…………………………………………………9
九、电极储藏…………………………………………………10
十、仪器成套性………………………………………………10
一、概述
JPB—607型便携式溶解氧分析仪（以下简称仪器），主要是为方便用户携带到现场操作而设计的。
该仪器可分为传感器和电子单元两个部份。
传感器采用极谱型复膜氧电极。
电子单元为带有自动温度补偿的集成运算放大器组成。
仪器采用31／2位液晶显示可显示溶解氧值和温度。
二、技术参数
2.1仪器工作条件：
2.1.1环境温度：
（O～4O）℃；
2.1.2相对湿度；不大干90％；
2.1.3被测样品温度：
（O～40）℃；
2.1.4供电电源：
9F22型9伏电池一节；
2.1.5除地磁场外，无显著电磁场影响。
2.2主要技术指标：
2.2.1测量范围：
溶解氧：
（0～20.0）mg.L-1
温度：
（0～40）℃
2.2.2电子单元的准确度：
±0.1mg/L±1个字
2.2.3仪器准确度：
溶解氧：
±0.1mg/L±1个宇（校准温度与测量温度相同）
±0.5mg/L±1个字标准温度与测量温度相差±10℃时）
温度：
±1℃
2.2.4传感器响应时间：
不大于3Os（2O℃时90％响应）
2.2.5传感器残余电流：
不大于O.15mg.L-1±1个字；
2.2.6电子单元的稳定性：
在3h内不超过±0.1mg/L±1个宇；
2.2.7仪器稳定性：
不超过±0.2mg.L-1±1个字／1h；
2.2.8自动温度补偿范围：
（0～40）℃；
2.2.9外形尺寸L×b×h，mm：
165×72×35；
2.10仪器重量（kg）：
0.3。
三、工作原理
仪器由极谱型复膜氧电极与带有微处理机电子单元两大部分组成。
极化电压输出0.7伏左右电压，施加于氧电极上，银接电源正极，黄金接电源负极。
黄金电极与I-V转换单元的集成运算放大器连接。
在此单元中，来自于电极的电流讯号转换成电压讯号，同时对电极的温度系数作部份补偿，I-V单元的输出讯号，再送入温度补偿单元中，对电极温度系数进行全补偿，最后由数字显示测量结果。
3.1氧传感器
氧传感器称氧电极。
结构如图一所示。
电极的阴极由Φ4mm黄金片组成，阳极即参比电极为银电极，两极的空间充入电解液，顶端被聚四氟烯薄膜复盖，当在金极与银极间加0.7伏左右极化电压后，渗透过薄膜的氧在黄金阴极上还原产生如下反应：
阴极：
O2+2H2O+4e→4OH-
（1）
银阳极发生的反应如下：
阳极：
4Ag++4Cl--4e→4AgCl
（2）
由于电极上发生氧化－还原反应，电子转移产生了正比于样品中氧分压的电流。
无氧时，氧电极中没有电流，有氧时，电流大小可用下列公式表示：
Pm
l＝K•N•F•A----•Cs（3）
dm
式中：
K：
为常数；
N：
反应过程中得失电子数
F：
为法拉第常数
Pm：
为薄膜的渗透系数；
dm：
为薄膜的厚度；
A：
为阴极面积；
Cs：
为样品中的氧分压；
l：
为扩散电流。
当电极结构固定。
阴极面积一定。
薄膜的种类与厚度一定。
A.Pm.dm均为常数，此时式（3）变为：
i＝k•Cs（4）
式（4）表明，在一定温度下，扩散电流的大小与样品中氧分压成正比例关系。
测得电流值的大小，便可知样品中氧浓度。
仪器用已知溶解氧浓度的标准样品校准至跨度后，使可以直接读出被测样品中溶解氧浓度。
四、仪器结构特点
仪器的正面面板如图二所示。
1．电池欠压显示2．电极插口3．测量／调零电源开关
4．溶氧／温度测量选择5．调零旋钮6．跨度校准旋钮
7．盐度校准旋钮
机壳左下侧3号为电源开关、调零、测量三档。
下边位置为关，上边位置为测量，中间位置为调零。
当置于调零档时，可调节电子单元的零点，当拨至测量档时，仪器处于正常工作状态。
4号为溶氧/温度开关，向上拨时测溶解氧（mg.L-1），向下时测溶液的温度（℃）。
5号旋钮为调零电位器
6号为跨度校准电位器
7号为盐度校准电位器
五、仪器的使用及校难
5.1电极的安装
5.1.1刚出厂的电极为干燥状态，在使用前，按下列顺序装膜：
a．在膜盒中小心用镊子钳取出薄膜：
b．将光滑平整无孔园形薄膜平放在托座上（见图三）；
c．套上村环，使薄膜紧压在托座上；
d．将压环旋入托座；
e．用工具插入托座底部槽内旋紧即可。
（亦可使用钢尺园弧部份作为工具）
5.1.2用蒸馏水清洗电极腔体数次，再用电解液清洗腔体一次，将黄金电极向上且垂直倒置，加入电解液至溢出黄金表面。
5.1.3将固定膜的压环放于黄金电极上，用左手轻轻拉住压环，旋入紧帽。
在旋入过程中薄膜会逐渐贴紧黄金电极表面至平整。
注意：
不要旋的过紧，以避免薄膜破损!
5.1.4安装薄膜时，尽可能使腔体中无小气泡，安装完毕后，用蒸馏水清洗电极外壳残留电解液。
此时电极处于等待用状态。
5.2仪器的使用
5.2.1将电极插头插入仪器的插口
（2）内，同时将仪器的测量/调零电源开关（3）拨至“测量”档，溶氧/温度测量选择开关（4）拨至溶氧档，盐度（7）调节旋钮向左旋至底（0g.L-1）。
5.2.2仪器预热5分钟，然后将电极放入5％新鲜配制的亚硫酸钠溶液中5分钟，待读数稳定后，调节调零旋钮，使仪器显示为零。
由于电极的残余电流极小，如果没有亚硫酸钠溶液，只要将仪器测量/调零电源开关（3）置于调零档，调节调零电位器，使仪器显示为零即可。
5.2.3把电极从溶液中取出，用水冲洗干净，用滤纸小心吸干薄膜表面水份，放入空气中待读数稳定后，调节跨度校准旋钮（6），使读数指示值为纯水在此温度下饱和溶解氧值。
各种温度下饱和溶解氧值见附录（l）。
5.2.4反复5.2.2～5.2.3操作。
5.2.5将电极浸入被测溶液中，此时仪器的读数即为被测水样的溶解氧值。
5.2.6含盐水溶液溶解氧的测量
如果被测水样含有一定盐度（如海水养殖场），测量时，应进行盐度校准，按5.2.2～5.2.3校准好仪器后，把被测水样的盐度换算成g/L单位表示，把盐度校准调
节器旋至相应的位置，完成盐度校准后，即可测量溶液的溶氧值。
仪器的显示值即为
该盐度下的溶解氧值。
5.2.7如需测量溶液的温度，只要将测量选择功能开关（4）拨至测温档，仪器显示值
即为该温度值，
注：
测量时应保证水样对电极恒定的流速。
5.3溶解氧测量仪器跨度校准方法的讨论。
溶解氧仪器跨度校准可以采用各种方法，除了介绍的空气校准方法，可以根据条
件和工作需要，还可采用化学法或空气饱和水校准法。
5.3.1空气校准技术：
从化学原理可知，当水中溶解氧饱和时，液相中氧分压等于液相上面气体的氧分压，也就是，在平衡状态时，由水面上的空气进入水中氧的速率，与水中逸回到空气
中的氧速率是相等的。
氧电极为氧分压敏感元件，因此浸入水相或水相面上的空气中，氧电极将产生相等的电流，这就是空气校准技术的原理。
5.3.2化学法
在一定温度下，把电极浸入水样中，同时用化学法取样分析水样溶解氧量。
以化
学法测得的值为标准来校准仪器的读数，具体化学分析法请参阅有关书籍。
在取样化
学分析时，应注意仪表的读数，取样后尽可能马上进行分析，如果取样分析过程中仪
表的读数不变，则按上述方法校准仪器，如果仪表读数在取样和校准调整之间发生变
化，则按下式确定仪表校准数值：
校准时仪表读数
仪表校准数值＝—————————×化学分析时溶解氧值
取样时仪表读数
例如：
取样时仪表读数：
8.38
校准仪表读数：
8.00
化学分析的溶解氧值：
7.0O
8.0O
仪表校准数值＝————×7.0O＝6.68
8.38
5.3.3用被空气饱和的水进行校准：
在一定气压和温度下，水中饱和溶解氧为一定值，因此，可以利用经过空气饱和
的水进行校准仪器。
具体操作是，在带盖盛有蒸馏水的容器中用空气泵连续向水中鼓泡一小时以上，在鼓泡时放入电极并用机械搅拌水体，测定水温按表（l）求得该温
度下溶解氧来校准仪器。
以上三种方法中化学法精确度最高，是经典的方法，但消耗大量的化学试剂。
第
三种方法需要设备条件。
这三种方法在条件较差的现场不容易做到。
空气校准方法操作简单，又具有足够精确度，是一种适用现场校准仪器的方法。
六、仪器的维护
一台仪器若能正确地加以维护，对于保证仪器测量精度，延长仪器特别是电极的
使用寿命是必不可少的。
6.1显示仪表的维护：
对于液晶显示的电子单元如果发现故障，请勿擅自拆修，请送回工厂检查和修理，仪器长久不用时，应将9F22型干电池取出，以免电池变质毁坏仪器。
在现场使用仪器的情况，在较长时间不进行测量时，应关闭电源以延长电池寿命。
在间断工作的条件下，9F22型电池寿命大约30小时。
当测量器显示LOBAT时，更换电池。
6.2氧电极的维护
氧电极的维护包括定期更换电解液和薄膜，定期清洗及再生电极。
—般来说，跨度调节电位器不能调节到所需读数时，需要对氧电极进行再生或更换电解液和薄膜。
6.2.1氧电极薄膜和电解液的更换：
由于本仪器使用的电极，采用特殊结构，能装入大量的电解液，所以在一般情况下大约每三个月更换一次电解液。
但在使用过程中，薄膜会被沾污，使电极性能下降，响应时间变慢，特别在测量污水条件下，情况更为严重。
在这种情况下，薄膜应该经常清洗甚至更换。
薄膜可用清水清洗，也可用棉花蘸一点酒精轻轻擦去污物。
此外，测量过程中如果有泄漏，被测液会浸入电极内部，沾污电极。
在大多数情况下，尤其在测量生活污水、工业废水时电极性能容易很快变坏，甚至毁坏电极。
所以应该经常检查薄膜，如发现薄膜破裂，应及时更换薄膜与电解液。
在仪器使用过程中，如发现仪器有特别异常变化（而不是溶解氧浓度变化）应及时取出电极检查。
更换薄膜与电解液时，先取下电极保护罩，取下薄膜，倒去电极腔体内电解液。
用蒸馏水多次冲洗电极内腔并同时检查氧电极内部情况。
1．银阳极发黑，表示阳极需再生，具体可按6.2.2节操作。
2．金阴极变脏或变得凹凸不平，表示阴极需再生，具体可按6.2.3节操作。
3．金电极周围及腔体内有白色沉淀，此类物质大多为水溶性物质，用蒸馏水冲
洗即可除去。
检查完毕，按5.1节安装好电极，
（注意：
氧电极在长期工作后，由于电化学反应产生氢氧化钾。
因此，氧电极的电解液有很强的腐蚀性。
所以在拆卸氧电极时必须特别小心，避免电解液接触皮肤或溅到眼睛中，如果沾污上电解液，应用水立即冲洗。
）
其次切忌用手触摸薄膜中心区域，薄膜非常容易受外界物质污染，被沾污的薄膜会使读数漂移或无规律。
氧电极薄膜与电解液更换周期最重要的是视氧电极的实际情况而定，如果电极性能稳定，使用期超过三个月，也不一定要更换薄膜与电解液。
6.2.2银阳极的再生
氧电极在长期使用后，银阳极转暗或几乎变黑，这主要是氯化银在阳极沉积的缘故。
氯化银复盖层在重新更换薄膜和电解液之前拆卸电极时清晰可见。
一般说来在用
6.2.1节更换薄膜和电解液后，跨度调节电位器调节不到所需读数值时，应再生阳极。
清洗和再生银阳极的程序如下：
（1）倒掉电解液，将氧电极垂直倒置。
用浓氢氧化氨（氨水溶液）注入电极腔体内，一直到阳极变成银灰色为止。
注意：
氢氧化氨有强烈刺激性，操作时需小心！
（2）仔细检查银阳极表面。
阳极表面通常具有银灰色的光泽，如果银极表面仍然
是黑色，则仍需用第一步清洗程序。
（3）倒出氨溶液，用去离子水或蒸馏水清洗氧电极腔体。
清洗好的氧电极不应有氨味，必要时可用稀盐酸中和残余氨。
（4）在最后一次清洗并甩掉剩余的水之后，氧电极按5.1节安装。
6.2.3金阴极的再生：
金阴极的再生方法是用004#金相砂纸轻轻磨擦黄金表面，对电极进行抛光。
抛光工作是一件非常精细工作，必须仔细进行。
抛光时力求减少磨掉黄金；不能改变金电极外形；抛光时整个黄金阴极应该均匀抛光，不可偏向—边。
抛光之后，用蒸馏水或去离子水冲洗干净，按5.1节安装电极。
七、溶解氧测量时几个问题
7.1大气压
附表（l）给出总压力为760mmHg。
氧分压为158.6mmHg被空气饱和的水中溶解氧值。
如果大气压力为P时，校准仪器跨度的溶解氧值可按下式修正：
P
S’＝S．———
76O
式中：
S’—P压力时的溶解氧值mg．L-1。
S—76OmmHg时的溶解氧值mg.L-1。
P—测量时的大气压mmHg。
注；1mmHg＝133.322Pa
7.2盐度
溶液成份明显变化能使氧的溶解度改变，在水中加入水溶物质，例如氯化钠就能改变溶液氧的浓度。
在与氧分压常量气体平衡的含盐溶液中，氧的溶解度随着盐度增加而减少，即盐浓度增加溶解氧浓度（mg.L-1）降低，但不影响氧分压。
因而，仅对氧分压敏感的仪器，就不能表示出氧浓度（mg.L-1）的变化。
在大多数盐度不高系统中，误差可以忽略。
在测量盐度较大的水溶液溶解氧时，需进行盐度校准后进行测量。
7.3流速
测量溶解氧时电极与被测水样之间应有相对运动。
在实验室测量时，可以采用电磁搅拌器或马达搅拌，也可在测量时逐渐轻轻摇晃电极，但搅拌不可太剧烈，不能造成空气与被测样品的氧交换。
7.4温度
复膜氧电极有较大的温度系数，而且是非线性，温度变化对测量的精确度有较大的影响。
本仪器虽然具有自动温度补偿能力，但要在很宽的温度范围内进行自动温度补偿而又要保持较高的测量精度是相当困难的。
因此，在校准跨度时，校准样品的温度应力求接近被测液温度。
八、故障检查
仪器所遇到的问题，大多数发生在氧电极内。
电子单元损坏亦可出现。
但不是经常的。
在进行系统故障检查时，首先应该判断故障在氧电极还是在电子显示单元。
通过几个简单步骤确定电子单元是否正常，一旦判明电子显示单元工作正常，则必须考虑对氧电极进行更换电解液和薄膜：
再生电极或者更换电极。
8.1电子显示单元的检查
最常见的毛病是调节电位器，在“空气校准”跨度时读数校淮不到所需数值。
这种性能的变化一种主要的原因是氧电极疲劳沾污所致，因此，必须按6.2节所述方法对氧电极加以维修。
另一个原因是9F22型干电池电压下降至仪器不能正常工作。
此原因只要更换新电池即可判断，较为简单。
检查电子单元显示单元故障，控下式程序检查：
（l）将电极从电子单元上卸下，在插座l、2，3、5脚热敏电阻端子间各插入一个近似于5OkΩ的电阻。
（2）在6，7脚阴、阳极端子间接上150kΩ的电阻。
（3）调节调零电位器和跨度调节电位器，读数如有变化，说明此单元工作正常，此时按下节检氧电极。
如若出现电子单元有故障。
请用户不要擅自拆卸仪器,将仪器送回工厂或维修点修理。
8.2氧电极的检查：
8.2.1从仪器上卸下电极接口，用万用表欧姆档先检查氧电极的电气性能。
在25℃时，l、2脚间电阻为50kΩ，3、5脚间为50kΩ，6、7脚间为阴阳极，它们之间应该导通，而它们三组间相互绝缘，绝缘电阻应大于100MΩ，如果相互绝缘程度降低，则电极将会在读数显示上产生误差。
8.2.2读数过高而且无法降低，通常表明薄膜有微型小孔。
此时，应更换薄膜。
8.2.3新装电解液和薄膜后，氧电极输出低无法校淮。
在将电极接到显示单元5分钟后，读数仍然增加不到所需数值，则有二种可能：
一是薄膜与黄金阴极没有紧贴，二是可能黄金阴极表面没有润湿，可在桌子或凳子上轻轻敲击氧电极，如果读数增加，则表示功能己恢复。
如果输出仍然没有增加，则应该更换薄膜。
重新安装时小心用电解液润湿阴极和使薄膜与阴极贴紧。
8.2.4电极在经过5分钟以上时间通电极化后，零氧指标高于技术条件，可能是阴极破损所引起的，检查黄金阴极表面是否有凹坑和洞眼；检查黄金阴极周围区域，是否与基座脱开。
黄金表面不平整可用细的金相砂纸抛光磨平（参考6.2.3节），黄金电极与基座脱开或接触不良，可能是使用温度高于电极正常温度所引起的，一般不能修理，在此情况下，向制造厂更换新的电极。
注意：
电极外电路绝缘不良也会导致零氧过高。
需要提及一点的是：
开启仪器电源预热的同时，将电极浸入5％亚硫酸钠溶液中，在大约2分钟左右可校准仪器零点。
在电极刚接通电源时，读数瞬间上升到最大值，然后按指数曲线下降趋于定值。
性能正常电极均有此过程。
此过程亦称预极化，属正常情况，并非电极故障。
九、电极储藏
电极不使用时，应将电极储藏于煮沸冷却后的蒸馏水中切忌将电极浸入亚硫酸钠溶液中，因为上述溶液一渗透到电极腔体内，会使电极性能恶化。
电极长期不使用时，可取出薄膜，用蒸馏水冲洗电极后，干放保存。
仪器应储藏在相对湿度不大于85％，温度不超过40℃，不会有腐蚀性气体的室内，仪器长期不用时，应将仪器的内部的干电池取出。
十、仪器成套性
1．JPB—607型便携式溶解氧分析仪一台；
2．DO一952型溶解氧电极一支；
附表A：
氧在不同温度和氯化物浓度的水中饱和含量表（气压101．3kpa）
（补充件）
温度
C3
△C3
温度
C3
△C3
℃
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
0.0302
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
注：
①表中的栏2是氧溶解氧度（Cs）。
以每升水含若干毫克氧表示：
在lO1．3kpa压力下。
纯水中含有带饱和水蒸汽的空气时，含氧量为20.94％（v／v）。
②氧在水中的溶解度随含盐度的增加而降，其关系是线性关系，实际上水的含盐量可高达35g/L，含盐量以每升水中含多少克盐表示之，表中所列的△Cs。
是进行校准时每升每克盐浓度要减去的数值。
因此，氧在含有mg/L盐水中的溶解度，要用对应的纯水的氧溶解度减去n△Cs的数值便可求得。
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