溶解氧測定儀的工作原理

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，測量氧含量有助于確定較佳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、溶解氧測定儀測量原理

氧在水中的溶解度取決于溫度、壓力和水中溶解的鹽。溶解氧測定儀傳感部分是由金電極(陰極)和銀電極(陽極)及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。當給溶解氧測定儀電極加上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：流過溶解氧測定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：百分飽和度(%)；氧分壓(mmHg)；氧濃度(mg/L )。

(1)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。

(2)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。

(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

氧的溶解度取決于壓力、溫度和水中溶解的鹽，另外流速氧通過膜擴散比通過樣品進行擴散要慢。

1、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。

2、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。

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完全接觸。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。