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。
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