溶氧分析仪的工作原理
水中的氧含量可充分显示水自净的程度。对于使用活化污泥的生物处理厂来说,了解曝气池和氧化沟的氧含量非常重要,污水中溶氧增加,会促进除厌氧微生物以外的生物活动,因而能去除挥发性物质和易于自然氧化的离子,使污水得到净化。 测定氧含量主要有三种方法:自动比色分析和化学分析测量,顺磁法测量,电化学法测量。
水中溶氧量一般采用电化学法测量。麦该厂采用了COS 4型溶氧传感器和COM252型溶氧变送器。 氧能溶于水,溶解度取决于温度、水表面的总压、分压和水中溶解的盐类。大气压力越高,水溶解氧的能力就越大,其关系由亨利(Henry)定律和道尔顿(Dalton)定律确定,亨利定律认为气体的溶解度与其分压成正比。 以COS 4氧量测量传感器为例,结构如图2所示。其中的电极由阴极(常用金和铂制成)和带电流的反电极(银)、无电流的参比电极(银)组成,电极浸没在电解质如KCl、KOH中,传感器有隔膜覆盖,隔膜将电极和电解质与被测量的液体分开,因此保护了传感器,既能防止电解质逸出,又可防止外来物质的侵入而导致污染和毒化。
向反电极和阴极之间施加极化电压,假如测量元件浸入在有溶解氧的水中,氧会通过隔膜扩散,出现在阴极上(电子过剩)的氧分子就会被还原成氢氧根离子: O2+2H2O+4e-® 4OH-。 电化学当量的氯化银沉淀在反电极上(电子不足):4Ag+4Cl-® 4AgCl+4e-。 对于每个氧分子,阴极放出4个电子,反电极接受电子,形成电流,电流的大小与被测 图1 pH测量电极(左)和参比电极(右)的结构 图2 三电极COS溶氧传感器结构图 污水的氧分压成正比,该信号连同传感器上热电阻测出的温度信号被送入变送器,利用传感器中存储的含氧量和氧分压、温度之间的关系曲线计算出水中的含氧量,然后转化成标准信号输出。参比电极的功能是确定阴极电位。 COS 4溶氧传感器的响应时间为:3分钟后达到最终测量值的90%,9分钟后达到最终测量值的99%;最低流速要求为0.5cm/s。
阻抗分析仪能在阻抗范围和宽频率范围进行精确测量,它利用物体具有不同的导电作用,在物体表面加一固定的低电平电流时,通过阻抗计算出物体的各种器件、设备参数和性能优劣。 网络分析仪一种能在宽频带内进行扫描测量以确定网络参量的综合性微波测量仪器。全称是微波网络分析仪。网络分析仪是测量网络参数的一种新型仪器,可直接测量有源或无源、可逆或不可逆的双口和单口网络的复数散射参数,并以扫频方式给出各散射参数的幅度、相位频率特性。自动网络分析仪能对测量结果逐点进行误差修正,并换算出其他几十种网络参数,如输入反射系数、输出反射系数、电压驻波比、阻抗(或导纳)、衰减(或增益)、相移和群延时等传输参数以及隔离度和定向度等。
工业气体和高纯气体的生产过程中,气体中氧含量的监测是一个重要课题。这是由于氧气是一种化学活性较强的物质,是一种氧化性zui强的氧化剂。
氧分析仪测定的四大影响因素
1、泄漏
氧分析仪在初次启用前必须严格检漏。氧分析仪只有在严密不漏的前提下才能获得准确的数据结果。任何连接点,焊点,阀门等处的不严密,将会导致空气中的氧反渗进入管道及氧分析仪内部,从而得出含氧量偏高的结果。
2、污染
在重新使用氧分析仪时,首先须注意在连接氧分析仪的取样管路时是否漏入空气,并且必须认真将漏入氧分析仪的空气吹除干净,尽量不使大量氧气通过氧分析仪的传感器以延长传感器寿命。
在管道系统净化过程中,为缩短净化时间,需要有一定的方法,一般使用高压放气及小流量吹除交替进行可迅速净化氧分析仪管道。
3、管道材质的选择
氧分析仪管道材质及表面粗糙度也将影响样气中氧含量的变化。一般不宜用塑料管,橡胶管等作为连接管路。氧分析仪通常选用铜管或不锈钢管,对超微量分析(指<0.1ppm)则必须用抛光过的不锈钢管。
4、气路系统的简化及洁净
氧分析仪微量分析要求必须有效排除气路上的各种管件,阀门,表头等中的死角对样气造成的污染。因此,应尽可能简化氧分析仪气路系统,选用死角小的连接件等。
并且,避免使用水封,油封及腊封等设备,防止溶解氧逸出造成污染,更需避免在样气引出至氧分析仪进口的管线上增加易造成污染的净化设备等。只有这样才能保证系统洁净,所得数据准确。