溶解氧测定仪的工作原理

在污水处理过程中，通过增加污水中的氧含量使污染物通过活化泥浆被分解出来，达到污水净化的目的，测量氧含量有助于确定较佳的净化方法和的曝气池配置。在生物发酵过程中氧含量的测量数据可对工艺过程进行指导，如判断发酵过程的临界氧浓度、发酵罐的供氧能力以及菌体的活性和菌体的生长量等，并根据发酵时的供氧和需氧变化来指导补料操作。 

一、溶解氧测定仪测量原理

氧在水中的溶解度取决于温度、压力和水中溶解的盐。溶解氧测定仪传感部分是由金电极(阴极)和银电极(阳极)及或氢氧化钾电解液组成，氧通过膜扩散进入电解液与金电极和银电极构成测量回路。当给溶解氧测定仪电极加上0.6～ 0.8V 的极化电压时，氧通过膜扩散，阴极释放电子，阳极接受电子，产生电流，整个反应过程为：阳极 Ag+Cl→AgCl+2e- 阴极 O2+2H2O+4e→4OH- 根据法拉第定律：流过溶解氧测定仪电极的电流和氧分压成正比，在温度不变的情况下电流和氧浓度之间呈线性关系。

二、溶解氧含量的表示方法

溶解氧含量有3种不同的表示方法：百分饱和度(%)；氧分压(mmHg)；氧浓度(mg/L )。

(1)百分饱和度表示法：由于曝气发酵十分复杂，氧分压不能计算得到，在此情况下用百分饱和度的表示法是zui合适的。例如将标定时溶解氧定为100％，零氧时为0％，则反应过程中的溶解氧含量即为标定时的百分数。

(2)分压表示法：氧分压表示法是zui基本和zui本质的表示法。根据Henry 定律可得，P=(PO2+P H2O )×0.209，其中，P 为总压；PO2 为氧分压(mmHg)；P H2O 为水蒸气分压；0.209 为空气中氧的含量。

(3)氧浓度表示法：根据Henry 定律可知氧浓度与其分压成正比，即：C=PO2  ×a，其中C 为氧浓度(mg/L)；PO2 为氧分压(mmHg)；a 为溶解度系数(mg/mmHg?L)。溶解度系数a 不仅与温度有关，还与溶液的成分有关。对于温度恒定的水溶液，a 为常数，则可测量氧的浓度。氧浓度表示法在发酵工业中不常用，但在污水处理、生活饮用水等过程中都用氧浓度来表示。

三、影响溶解氧测量的因素

氧的溶解度取决于压力、温度和水中溶解的盐，另外流速氧通过膜扩散比通过样品进行扩散要慢。

1、大气压的影响根据Henry 定律，气体的溶解度与其分压成正比。氧分压与该地区的海拔高度有关，高原地区和平原地区的差可达20%，使用前必须根据当地大气压进行补偿。有些仪表内部配有气压表，在标定时可自动进行校正；有些仪表未配置气压表，在标定时要根据当地气象站提供的数据进行设置，如果数据有误，将导致较大的测量误差。

2、温度的影响由于温度变化，膜的扩散系数和氧的溶解度都将发生变化，直接影响到溶氧电极电流输出，常采用热敏电阻来消除温度的影响。温度上升，扩散系数增加，溶解度反而减小。

3、溶液中含盐量盐水中的溶解氧明显低于自来水中的溶解氧，为了准确测量，必须考虑含盐量对溶解氧的影响。在温度不变的情况下，盐含量每增加100mg/L，溶解氧降低约1%。如果仪表在标定时使用的溶液的含盐量低，而实际测量的溶液的含盐量高，也会导致误差。在实际使用中必须对测量介质的含盐量进行分析，以便准确测量及正确补偿。

4、样品的流速氧通过膜扩散比通过样品进行扩散要慢，必须保证电极膜与溶液完全接触。对于流通式检测方式，溶液中的氧会向流通池内扩散，使靠近膜的溶液中的氧损失，产生扩散干扰，影响测量。为了测量准确，应增加流过膜的溶液的流量来补偿扩散失去的氧，样品的zui小流速为0.3m/s。