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什么是溶解氧？光學(xué)溶解氧測(cè)定儀有什么好處？
2016-05-09
溶解在水中的分子態(tài)氧稱為溶解氧，天然水中的溶解氧含量取決于水體與大氣中氧的平衡。水中溶解氧的飽和含量和空氣中氧的分壓、大氣壓力、水溫、水中含鹽量等有密切關(guān)系。清潔地面水中溶解氧一般接近飽和，20℃清潔水中飽和溶解氧含量約為9mg/L。水體受有機(jī)、無(wú)機(jī)還原性物質(zhì)污染，會(huì)使溶解氧降低，當(dāng)水中溶解氧低于2mg/L時(shí)，水體即產(chǎn)生惡臭。
溶解氧分析儀是測(cè)定水中溶解氧含量的儀器，根據(jù)測(cè)量原理，有電化學(xué)式和光化學(xué)式兩類。目前，大多數(shù)溶解氧分析儀使用的是電化學(xué)傳感器。盡管電化學(xué)傳感器的精確性和可用性被廣泛認(rèn)可，但當(dāng)用在污水處理時(shí)，其缺點(diǎn)便顯現(xiàn)出來(lái)，電化學(xué)傳感器存在明顯的問(wèn)題和局限性。包括日常維護(hù)比較復(fù)雜和頻繁，經(jīng)常需要校準(zhǔn)；而且電極的透氣膜容易老化；以及它需要電極本身的氧化還原反應(yīng)來(lái)測(cè)定氧的濃度，測(cè)定過(guò)程中需消耗被測(cè)樣品中的溶解氧；并且限制了測(cè)量流速，為了使電化學(xué)電池內(nèi)受擴(kuò)散控制的電化學(xué)反應(yīng)達(dá)到平衡，需要在膜表面維持一個(gè)最小的流量，一般為200mL/min，在這個(gè)流量以下，測(cè)定結(jié)果受水流的影響非常大。此外，過(guò)高的流速也會(huì)對(duì)膜和陰極電解液層厚度產(chǎn)生影響，從而影響測(cè)量結(jié)果。
因此，出現(xiàn)了基于熒光技術(shù)的光學(xué)式溶解氧傳感器，例如HACH公司的LDO，并得到了廣泛的應(yīng)用。它主要用于市政污水、工業(yè)污水處理廠等場(chǎng)所，連續(xù)監(jiān)測(cè)水中的溶解氧濃度。與電化學(xué)傳感器相比，它的優(yōu)點(diǎn)是它無(wú)需消耗氧氣，因而不受樣品流動(dòng)速度的影響，沒(méi)有電解液，不需要經(jīng)常做校準(zhǔn)，維護(hù)工作量也很小。
LDO溶解氧傳感器的光學(xué)部分由兩個(gè)發(fā)光二極管和一個(gè)硅光電檢測(cè)器組成。傳感器帽表面有一層熒光涂層，傳感器中的藍(lán)色LED光源發(fā)出一束藍(lán)色光，照射在熒光物質(zhì)上，該涂層的熒光物質(zhì)隨即被這束藍(lán)光激發(fā)，此激發(fā)態(tài)并不穩(wěn)定，遇到氧以后會(huì)迅速釋放出紅色的光線并回復(fù)至原始狀態(tài)。此紅光和先前LED發(fā)射的藍(lán)光存在一個(gè)時(shí)間滯后，光電檢測(cè)器可以監(jiān)測(cè)到藍(lán)光和紅光之間的這個(gè)相位滯后，即測(cè)量熒光物質(zhì)從被藍(lán)光激發(fā)到發(fā)射紅光后恢復(fù)原態(tài)的時(shí)間，根據(jù)這個(gè)來(lái)計(jì)算水中溶解氧的含量。該相位滯后與發(fā)光體附近的溶解氧濃度成反比。當(dāng)氧氣與熒光物質(zhì)接觸后，則其產(chǎn)生的紅色光的強(qiáng)度會(huì)降低，同時(shí)其產(chǎn)生紅光的時(shí)間也會(huì)縮短，水樣中溶解的氧氣的濃度越高，則傳感器產(chǎn)生的紅光的強(qiáng)度就會(huì)越低。
并且，探頭發(fā)光體外面鍍有一層炭黑色的聚苯乙烯，可實(shí)現(xiàn)光絕緣，并且，當(dāng)傳感器帽附著在傳感器上時(shí)，可以保護(hù)傳感器不受外部光源干擾。由于傳感器并非化學(xué)原理，因此該傳感器的測(cè)量不受水中各種重金屬離子、H2S、NH4等化學(xué)物質(zhì)的干擾。
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