分析仪表-5溶氧.ppt

1、溶解氧分析仪表溶解氧分析仪表 u目前国内外普遍采用的溶解氧分析仪表的测量目前国内外普遍采用的溶解氧分析仪表的测量原理属于电化学法中的极谱分析法。极谱法分为原理属于电化学法中的极谱分析法。极谱法分为控制电位极谱法和控制电流极谱法两大类。在控控制电位极谱法和控制电流极谱法两大类。在控制电位极谱法中，电极电位是被控制的激发信号，制电位极谱法中，电极电位是被控制的激发信号，电流是被测定的响应信号；在控制电流极谱法中，电流是被测定的响应信号；在控制电流极谱法中，电流是被控制的激发信号，电极电位是被测定的电流是被控制的激发信号，电极电位是被测定的响应信号。响应信号。5.1 溶解氧分析仪表的基本原理溶解氧分

2、析仪表的基本原理u溶解氧的测量方法是向电极施加一定的极化电溶解氧的测量方法是向电极施加一定的极化电压，使溶解氧在电极表面发生电化学反应，在压，使溶解氧在电极表面发生电化学反应，在测量电路中产生电流，通过测量电流大小达到测量电路中产生电流，通过测量电流大小达到确定溶解氧浓度的目的，也称为电流式分析仪确定溶解氧浓度的目的，也称为电流式分析仪表，是控制电位极谱法的原理表，是控制电位极谱法的原理。5.1 溶解氧分析仪表的基本原理溶解氧分析仪表的基本原理u极谱溶氧仪主要由阳极、阴极、碱性电解液、极谱溶氧仪主要由阳极、阴极、碱性电解液、透氧膜组成。当溶液中有氧存在时，透过膜的透氧膜组成。当溶液中有氧存在时

3、，透过膜的氧量与水中溶解氧浓度成正比，氧在电极上起氧量与水中溶解氧浓度成正比，氧在电极上起去极化作用，是去极化剂，所产生的去极化电去极化作用，是去极化剂，所产生的去极化电流与氧含量成正比。因此通过测定去极化电流流与氧含量成正比。因此通过测定去极化电流的大小，就能定量地测定被测溶液的含氧量的大小，就能定量地测定被测溶液的含氧量。5.1 溶解氧分析仪表的基本原理溶解氧分析仪表的基本原理 极谱法溶氧测定仪根据传感器的原理不同可极谱法溶氧测定仪根据传感器的原理不同可分为扩散型传感器和平衡型传感器两种类型。分为扩散型传感器和平衡型传感器两种类型。u 扩散型传感器需定期更换膜片和电解液。扩散型传感器需定期

4、更换膜片和电解液。u 平衡型的电极不需要更换膜片和电解液，使用平衡型的电极不需要更换膜片和电解液，使用寿命大约一年，直接更换电极寿命大约一年，直接更换电极。5.2 测量传感器及原理测量传感器及原理 5.2.1 扩散型传感器扩散型传感器 u电极组成电极组成阳极：银电极或铅电极。现阳极：银电极或铅电极。现普遍采用银电极。普遍采用银电极。阴极：金电极或铂电极。阴极：金电极或铂电极。电解液：电解液：KCl+KOH或或KBr+KOH（Polymetron厂家采厂家采用用KBr+KOH，Orbisphere厂家采用厂家采用KCl+KOH）。）。透氧膜：聚四氟乙烯膜透氧膜：聚四氟乙烯膜。5.2 测量传感器及

5、原理测量传感器及原理5.2.1 扩散型传感器扩散型传感器u电极反应电极反应阳极阳极氧化反应：氧化反应：4Ag+4Cl-4e=4AgCl 或或 4Ag+4Br-4e=4AgBr阴极阴极还原反应：还原反应：O2+2H2O+4e=4OH-银电极（阳极）由于氧化而消耗，因此，它银电极（阳极）由于氧化而消耗，因此，它的面积要比金电极大得多。的面积要比金电极大得多。5.2.2 平衡型传感器平衡型传感器u平衡型传感器一般由三电极组成，其中阳极和平衡型传感器一般由三电极组成，其中阳极和阴极均由贵金属铂或金制成，另外还有一支参比阴极均由贵金属铂或金制成，另外还有一支参比电极，同样有电解液和透氧膜（膜材料与扩散型

6、电极，同样有电解液和透氧膜（膜材料与扩散型不同）。氧通过参比电极测量阴极相对于参比电不同）。氧通过参比电极测量阴极相对于参比电极的电位，并通过自动调节槽压以达到维持阴极极的电位，并通过自动调节槽压以达到维持阴极的电极电位保持恒定，从而保证阴极表面溶解氧的电极电位保持恒定，从而保证阴极表面溶解氧的还原反应受扩散控制。由于阳极也是贵金属，的还原反应受扩散控制。由于阳极也是贵金属，不可能发生金属的氧化反应，只能发生水的氧化不可能发生金属的氧化反应，只能发生水的氧化反应，生成氧和氢离子并释放出电子反应，生成氧和氢离子并释放出电子。5.2.2 平衡型传感器平衡型传感器u电极反应：电极反应：阴极阴极还原反

7、应：还原反应：O2+4H+4e=2H2O阳极阳极氧化反应：氧化反应：2H2O=O2+4H+4e 由上述反应可以看出，平衡型溶解氧测量传感器在由上述反应可以看出，平衡型溶解氧测量传感器在测量过程中阴极消耗的氧等于阳极产生的氧，传感器不测量过程中阴极消耗的氧等于阳极产生的氧，传感器不消耗水样中的氧。因此，测量过程中只有膜内溶液中溶消耗水样中的氧。因此，测量过程中只有膜内溶液中溶解氧浓度与水样浓度存在差异时，溶解氧从浓度高的一解氧浓度与水样浓度存在差异时，溶解氧从浓度高的一侧扩散到另一侧，直到膜两边氧浓度达到平衡。而氧通侧扩散到另一侧，直到膜两边氧浓度达到平衡。而氧通过膜的扩散速度与测量的溶解氧浓度

8、无关，这与扩散型过膜的扩散速度与测量的溶解氧浓度无关，这与扩散型溶解氧测量传感器完全不同。平衡型传感器测量精度与溶解氧测量传感器完全不同。平衡型传感器测量精度与水样流速基本无关水样流速基本无关。5.3 影响测量的因素及使用中的问题影响测量的因素及使用中的问题 u温度和大气压对氧的测量均有影响，但大部分温度和大气压对氧的测量均有影响，但大部分氧表只有自动温度补偿，而没有自动气压补偿氧表只有自动温度补偿，而没有自动气压补偿，只能在菜单中设置一个固定的气压值。，只能在菜单中设置一个固定的气压值。u硅橡胶管和乳胶管都不能用于连接水样到测量硅橡胶管和乳胶管都不能用于连接水样到测量电极，因为它们具有透气性

9、，将会吸入氧气，电极，因为它们具有透气性，将会吸入氧气，引起误差。引起误差。5.3 影响测量的因素及使用中的问题影响测量的因素及使用中的问题 u若测量值偏大，无法降至正确的范围，一般有若测量值偏大，无法降至正确的范围，一般有两个原因。一个是水样流路有可能存在小泄漏两个原因。一个是水样流路有可能存在小泄漏，当漏点很小时，水压不足以往外喷水，反而，当漏点很小时，水压不足以往外喷水，反而产生产生“文丘里文丘里”现象，吸入空气。另一个是有现象，吸入空气。另一个是有可能电极接头的绝缘部位受潮或受污染，产生可能电极接头的绝缘部位受潮或受污染，产生漏电流，增加了读数。可用无水酒精清洗并吹漏电流，增加了读数。

10、可用无水酒精清洗并吹干各绝缘部位。干各绝缘部位。u对于扩散型电极的溶氧仪，流量要按说明书要对于扩散型电极的溶氧仪，流量要按说明书要求调节并保持稳定。不同的膜，对流量的要求求调节并保持稳定。不同的膜，对流量的要求不同。不同。5.3 影响测量的因素及使用中的问题影响测量的因素及使用中的问题 u对于扩散型传感器电极，由于银电极是牺牲阳对于扩散型传感器电极，由于银电极是牺牲阳极，有氯化银或溴化银生成，需要定期更换电极，有氯化银或溴化银生成，需要定期更换电解液和透氧膜，理论上最长可一年更换一次膜，解液和透氧膜，理论上最长可一年更换一次膜，但实际上无法做到，与水样的污染程度和是否但实际上无法做到，与水样的

11、污染程度和是否经常暴露于空气中等等有关，应根据实际情况经常暴露于空气中等等有关，应根据实际情况决定，一般决定，一般3至至6个月换一次个月换一次。u当银电极发黑老化时，可用当银电极发黑老化时，可用10氨水浸泡清洗，氨水浸泡清洗，是否老化，从电极校准结果的斜率系数上可以是否老化，从电极校准结果的斜率系数上可以看出，系数太小或校准不成功既是老化。看出，系数太小或校准不成功既是老化。5.3 影响测量的因素及使用中的问题影响测量的因素及使用中的问题 u使用中水样断水或停机，都要保证电极泡在水使用中水样断水或停机，都要保证电极泡在水中，不能使膜处于干态，否则启用时还要重新中，不能使膜处于干态，否则启用时还

12、要重新添加电解液和装膜。添加电解液和装膜。u对于平衡式电极，应尽量减少暴露在空气中的对于平衡式电极，应尽量减少暴露在空气中的时间，一般认为应在几分钟以内，以免电极失时间，一般认为应在几分钟以内，以免电极失效。当气温很低时，如北方的冬天，还可能电效。当气温很低时，如北方的冬天，还可能电极从流通池取出后因温度骤降使膜破裂。极从流通池取出后因温度骤降使膜破裂。5.4 溶氧仪的校准及应注意事项溶氧仪的校准及应注意事项5.4.1 斜率校准斜率校准u 空气校准法空气校准法 大部分溶氧表的斜率校准采用空气校准法。校大部分溶氧表的斜率校准采用空气校准法。校准时按说明书操作。但要注意：准时按说明书操作。但要注意

13、：校准过程中，探头应置于湿度饱和的不流动校准过程中，探头应置于湿度饱和的不流动空气中，可在杯子里装少量水，将探头套在空气中，可在杯子里装少量水，将探头套在杯中但不接触水，有利于读数迅速稳定和校杯中但不接触水，有利于读数迅速稳定和校准的准确性。准的准确性。5.4.1 斜率校准斜率校准校准时应等待温度读数稳定后再按确认。特校准时应等待温度读数稳定后再按确认。特别是别是ABB溶氧表，温度检测探头不在电极头溶氧表，温度检测探头不在电极头部而设在流通池里，应让温度探头迅速与空部而设在流通池里，应让温度探头迅速与空气等温，并让电极与温度探头置于同等空间。气等温，并让电极与温度探头置于同等空间。具有自动气压

14、补偿的溶氧表，还应先校准气具有自动气压补偿的溶氧表，还应先校准气压测量值。如压测量值。如Orbisphere的便携溶氧表，可的便携溶氧表，可连接电脑进行气压校准。连接电脑进行气压校准。5.4.1 斜率校准斜率校准u 法拉第校准法法拉第校准法 法拉第校准法是电解水样产生的氧气，直接法拉第校准法是电解水样产生的氧气，直接叠加在原有的氧量上，是添加校准法（两点添加叠加在原有的氧量上，是添加校准法（两点添加法）。根据法拉第电解定律，添加的氧量与电解法）。根据法拉第电解定律，添加的氧量与电解电流成正比。只要用恒电流源控制电解池的电解电流成正比。只要用恒电流源控制电解池的电解电流，就能控制添加的氧量。目前，电流，就能控制添加的氧量。目前，SWAN的溶的溶氧表配有法拉第电解池，是可选件。氧表配有法拉第电解池，是可选件。5.4.2 零点校准零点校准 零点校准可用过饱和亚硫酸钠溶液作无氧水。零点校准可用过饱和亚硫酸钠溶液作无氧水。使用时溶液的量不能太少，电极头部尽量靠近底使用时溶液的量不能太少，电极头部尽量靠近底部，但要赶出膜表面的气泡。部，但要赶出膜表面的气泡。u 对于零点不可调的溶氧表，这只能作为零点对于零点不可调的溶氧表，这只能作为零点的检查。的检查。