溶解氧儀的測量原理是什么？

在污水處理過程中，通過增加污水中的氧含量使污染物通過活化泥漿被分解出來，達到污水凈化的目的，在線測量氧含量有助于確定的凈化方法和的曝氣池配置。在生物發酵過程中氧含量的測量數據可對工藝過程進行指導，如判斷發酵過程的臨界氧濃度、發酵罐的供氧能力以及菌體的活性和菌體的生長量等，并根據發酵時的供氧和需氧變化來指導補料操作。

    一溶解氧儀測量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，氧通過膜擴散進入電解液與金電極和銀電極構成測量回路。當給溶解氧分析儀電極加上0.6～0.8V的極化電壓時，氧通過膜擴散，陰極釋放電子，陽極接受電子，產生電流，整個反應過程為：陽極 Ag+Cl→AgCl+2e-陰極O2+2H2O+4e→4OH-根據法拉第定律：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系。

    二溶解氧含量的表示方法溶解氧含量有3 種不同的表示方法：氧分壓(mmHg)；百分飽和度(%)；氧濃度(mg/L或10-6)，這3種方法本質上沒什么不同。

    (1)分壓表示法：氧分壓表示法是zui基本和zui本質的表示法。根據Henry定律可得，P=(Po2+P H2O)×0.209，其中，P 為總壓；Po2 為氧分壓(mmHg)；P H2O 為水蒸氣分壓；0.209為空氣中氧的含量。

    (2)百分飽和度表示法：由于曝氣發酵十分復雜，氧分壓不能計算得到，在此情況下用百分飽和度的表示法是zui合適的。例如將標定時溶解氧定為100％，零氧時為0％，則反應過程中的溶解氧含量即為標定時的百分數。

    (3)氧濃度表示法：根據Henry定律可知氧濃度與其分壓成正比，即：C=Po2 ×a，其中C 為氧濃度(mg/L)；Po2為氧分壓(mmHg)；a為溶解度系數(mg/mmHg·L)。溶解度系數a不僅與溫度有關，還與溶液的成分有關。對于溫度恒定的水溶液，a為常數，則可測量氧的濃度。氧濃度表示法在發酵工業中不常用，但在污水處理、生活飲用水等過程中都用氧濃度來表示。

    三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，另外氧通過溶液擴散比通過膜擴散快，如流速太慢會產生干擾。

    1.溫度的影響由于溫度變化，膜的擴散系數和氧的溶解度都將發生變化，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，擴散系數增加，溶解度反而減小。溫度對溶解度系數a的影響可以根據Henry定律來估算，溫度對膜擴散系數β可以通過阿侖尼烏斯定律來估算。

    (1)氧的溶解度系數：由于溶解度系數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，不同組分的實際氧濃度也可能不同。根據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a的變化約為2%/℃。

   (2)膜的擴散系數：根據阿侖尼烏斯定律，溶解度系數β與溫度T 的關系為：C=KPo2·exp(-β／T)，其中假定K、Po2為常數，則可以計算出β在25℃時為2.3%/℃。當溶解度系數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散系數(這里略去計算過程)，膜的擴散系數在25℃時為1.5%/℃。

    2.大氣壓的影響根據Henry定律，氣體的溶解度與其分壓成正比。氧分壓與該地區的海拔高度有關，高原地區和平原地區的差可達20%，使用前必須根據當地大氣壓進行補償。有些儀表內部配有氣壓表，在標定時可自動進行校正；有些儀表未配置氣壓表，在標定時要根據當地氣象站提供的數據進行設置，如果數據有誤，將導致較大的測量誤差。

    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%。如果儀表在標定時使用的溶液的含鹽量低，而實際測量的溶液的含鹽量高，也會導致誤差。在實際使用中必須對測量介質的含鹽量進行分析，以便準確測量及正確補償。

    4.樣品的流速氧通過膜擴散比通過樣品進行擴散要慢，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擴散，使靠近膜的溶液中的氧損失，產生擴散干擾，影響測量。為了測量準確，應增加流過膜的溶液的流量來補償擴散失去的氧，樣品的zui小流速為0.3m/s。