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水質(zhì)分析儀的工作原理之溶氧分析儀
水中的氧含量可充分顯示水自凈的程度。對于使用活化污泥的生物處理廠來說,了解曝氣池和氧化溝的氧含量非常重要,污水中溶氧增加,會(huì)促進(jìn)除厭氧微生物以外的生物活動(dòng),因而能去除揮發(fā)性物質(zhì)和易于自然氧化的離子,使污水得到凈化。
測定氧含量主要有三種方法:自動(dòng)比色分析和化學(xué)分析測量,順磁法測量,電化學(xué)法測量。水中溶氧量一般采用電化學(xué)法測量。麥該廠采用了COS 4型溶氧傳感器和COM252型溶氧變送器。
氧能溶于水,溶解度取決于溫度、水表面的總壓、分壓和水中溶解的鹽類。大氣壓力越高,水溶解氧的能力就越大,其關(guān)系由亨利(Henry)定律和道爾頓(Dalton)定律確定,亨利定律認(rèn)為氣體的溶解度與其分壓成正比。 以COS 4氧量測量傳感器為例,結(jié)構(gòu)如圖2所示。其中的電極由陰極(常用金和鉑制成)和帶電流的反電極(銀)、無電流的參比電極(銀)組成,電極浸沒在電解質(zhì)如KCl、KOH中,傳感器有隔膜覆蓋,隔膜將電極和電解質(zhì)與被測量的液體分開,因此保護(hù)了傳感器,既能防止電解質(zhì)逸出,又可防止外來物質(zhì)的侵入而導(dǎo)致污染和毒化。
向反電極和陰極之間施加極化電壓,假如測量元件浸入在有溶解氧的水中,氧會(huì)通過隔膜擴(kuò)散,出現(xiàn)在陰極上(電子過剩)的氧分子就會(huì)被還原成氫氧根離子: O2+2H2O+4e-® 4OH-。 電化學(xué)當(dāng)量的氯化銀沉淀在反電極上(電子不足):4Ag+4Cl-® 4AgCl+4e-。
對于每個(gè)氧分子,陰極放出4個(gè)電子,反電極接受電子,形成電流,電流的大小與被測 圖1 pH測量電極(左)和參比電極(右)的結(jié)構(gòu) 圖2 三電極COS溶氧傳感器結(jié)構(gòu)圖 污水的氧分壓成正比,該信號連同傳感器上熱電阻測出的溫度信號被送入變送器,利用傳感器中存儲(chǔ)的含氧量和氧分壓、溫度之間的關(guān)系曲線計(jì)算出水中的含氧量,然后轉(zhuǎn)化成標(biāo)準(zhǔn)信號輸出。參比電極的功能是確定陰極電位。 COS 4溶氧傳感器的響應(yīng)時(shí)間為:3分鐘后達(dá)到zui終測量值的90%,9分鐘后達(dá)到zui終測量值的99%;zui低流速要求為0.5cm/s。