四種方法檢測純水與污水DO的溶解氧含量
點擊: 次 時間:2016-12-15 09:26
陽極溶出伏安法：同樣利用金屬鉈與溶解氧(DO)定量反應(yīng)生成亞鉈離子：4Tl+O2+2H2Oà4Tl++4OH- ，然后用溶出法測定Tl+離子的濃度，從而間接求得溶解氧(DO)的濃度。使用該方法取樣量少，靈敏度高，而且受溫度影響不大。我國目前對水質(zhì)檢驗的常規(guī)程序是取樣后拿到實驗室檢驗分析，中間的工作環(huán)節(jié)復(fù)雜，導(dǎo)致檢測時間長，不能及時得到水質(zhì)情況。國內(nèi)目前一些單位和研究機(jī)構(gòu)已經(jīng)開發(fā)研制出一些小型溶解氧測量儀，一般都基于電流測定法，國內(nèi)對熒光溶解氧傳感器也有一些研究，技術(shù)已經(jīng)達(dá)到國外平均水平，但研究實現(xiàn)商品化的較少。國外一般采用新型的基于熒光淬滅效應(yīng)的溶解氧測量儀，測量精確，快速，并可以遠(yuǎn)程測量等。總的來說，目前市場上大多數(shù)商品化溶解氧測量儀都是基于Clark溶氧電極的，基于熒光淬滅法的光纖溶解氧傳感器較少。 為了防止污染物、水體生物的腐蝕、干擾，儀器的抗干擾能力是關(guān)鍵。應(yīng)該從傳感膜的化學(xué)穩(wěn)定性，儀器的防腐蝕性能，電路的工作穩(wěn)定性方面多加以研究。
檢測純水DO溶解氧含量和污水DO溶解氧含量的4種方法.我們知道水中溶解氧含量是進(jìn)行水質(zhì)監(jiān)測時的一項重要指標(biāo)，現(xiàn)代化工業(yè)發(fā)展的同時，還需對污水進(jìn)行及時監(jiān)控和有效處理，進(jìn)而為環(huán)境保護(hù)盡一份社會責(zé)任和義務(wù)。監(jiān)測溶解氧的含量可以通過本文介紹的如下幾種檢測方法。
1. 碘量法(GB7489-87)(Iodometric)：碘量法是測定水中溶解氧的基準(zhǔn)方法(等效于國際標(biāo)準(zhǔn)ISO5813-1983)，使用化學(xué)檢測方法,測量準(zhǔn)確度高，是最早用于檢測溶解氧的方法。其測量不確定度為0.19mg/L。碘量法適用于水源水，地面水等清潔水。但該法是一種純化學(xué)檢測方法，耗時長，程序繁瑣，無法滿足在線測量的要求。同時易氧化的有機(jī)物，如丹寧酸、腐植酸和木質(zhì)素等會對測定產(chǎn)生干擾。可氧化的硫的化合物，如硫化物硫脲，也如同易于消耗氧的呼吸系統(tǒng)那樣產(chǎn)生干擾。當(dāng)含有這類物質(zhì)時，宜采用電化學(xué)探頭法,包括下面將要介紹的電流測定法以及電導(dǎo)測定法等。工作原理：在水樣中加入硫酸錳和堿性碘化鉀，生成氫氧化錳沉淀。此時氫氧化錳性質(zhì)極不穩(wěn)定，迅速與水中溶解氧化合生成錳酸錳，加入濃硫酸使已化合的溶解氧(以MnMnO3的形式存在)與溶液中所加入的碘化鉀發(fā)生反應(yīng)而析出碘，再以淀粉作指示劑，用硫代硫酸鈉滴定釋放出的碘，來計算溶解氧的含量。注意： 在沒有干擾的情況下，此方法適用于各種溶解氧濃度大于0.2mg/L和小于氧的飽和度兩倍(約20mg/L)的水樣。當(dāng)水中可能含有亞硝酸鹽、鐵離子、游離氯時，可能會對測定產(chǎn)生干擾，此時應(yīng)采用碘量法的修正法。具體作法是在加硫酸錳和堿性碘化鉀溶液固定水樣的時候，加入NaN3溶液，或配成堿性碘化鉀-疊氮化鈉溶液加于水樣中，F(xiàn)e3+較高時，加入KF絡(luò)合掩敝。
2、電流測定法(Clark溶氧電極) : 當(dāng)需要測量受污染的地面水和工業(yè)廢水時必須用修正的碘量法或電流測定法。電流測定法根據(jù)分子氧透過薄膜的擴(kuò)散速率來測定水中溶解氧(DO)的含量。溶氧電極的薄膜只能透過氣體，透過氣體中的氧氣擴(kuò)散到電解液中，立即在陰極(正極)上發(fā)生還原反應(yīng)，在陽極(負(fù)極)，如銀-氯化銀電極上發(fā)生氧化反應(yīng)，產(chǎn)生的電流與氧氣的濃度成正比，通過測定此電流就可以得到溶解氧(DO)的濃度。電流測定法的測量速度比碘量法要快，操作簡便，干擾少(不受水樣色度、濁度及化學(xué)滴定法中干擾物質(zhì)的影響)，而且能夠現(xiàn)場自動連續(xù)檢測，但是由于它的透氧膜和電極比較容易老化，當(dāng)水樣中含藻類、硫化物、碳酸鹽、油類等物質(zhì)時，會使透氧膜堵塞或損壞，需要注意保護(hù)和及時更換，又由于它是依靠電極本身在氧的作用下發(fā)生氧化還原反應(yīng)來測定氧濃度的特性，測定過程中需要消耗氧氣，所以在測量過程中樣品要不停地攪拌，一般速度要求至少為0.3m/s，且需要定期更換電解液，致使它的測量精度和響應(yīng)時間都受到擴(kuò)散因素的限制。前市場上的儀器大多都是屬于Clark電極類型，每隔一段時間要活化，透氧膜也要經(jīng)常更換。張葭冬]對膜電極的精密度作了研究，用膜電極法測量溶解氧的標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.41mg/L,變異系數(shù)5.37%，碘量法測量溶解氧的標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.3mg/L，變異系數(shù)為4.81%。同碘量法做對比實驗時，每個樣品測定值絕對誤差小于0.21mg/L，相對誤差不超過2.77%，兩種方法相對誤差在-2.52%～2.77%之間。代表產(chǎn)品有JBB-607型便攜式溶氧儀，PC-802和LD-3000工業(yè)溶解氧儀該儀器可實現(xiàn)智能化測量，采用極譜法測量，無需更換氧膜。具有穩(wěn)定可靠、操作簡單方便(可單手操作)等優(yōu)點.該儀器能以兩種溶解氧含量表示單位指示測定結(jié)果，即氧濃度(mg/L或ppm)和氧的飽和百分含量(%)，適合各行業(yè)水溶液中氧含量的測量。
3 、熒光猝滅法.熒光猝滅法的測定是基于氧分子對熒光物質(zhì)的猝滅效應(yīng)原理，根據(jù)試樣溶液所發(fā)生的熒光的強(qiáng)度來測定試樣溶液中熒光物質(zhì)的含量。通過利用光纖傳感器來實現(xiàn)光信號的傳輸，由于光纖傳感器具有體積小、重量輕、電絕緣性好、無電火花、安全、抗電磁干擾、靈敏度高、便于利用現(xiàn)有光通信技術(shù)組成遙測網(wǎng)絡(luò)等優(yōu)點，對傳統(tǒng)的傳感器能起到擴(kuò)展、提高的作用，在很多情況下能完成傳統(tǒng)的傳感器很難甚至不能完成的任務(wù)，因此非常適合于熒光的傳輸與檢測。其檢測原理是根據(jù)Stern-Vlomer的猝滅方程：F0/F=1+Ksv[Q]，其中F0為無氧水的熒光強(qiáng)度，F(xiàn)為待檢測水樣的熒光強(qiáng)度，Ksv為方程常數(shù)，[Q]為溶解氧濃度，根據(jù)實際測得的熒光強(qiáng)度F0、F及已知的Ksv，可計算出溶解氧的濃度[Q]。實驗證明這種檢測方法克服了碘量法和電流測定法的不足，具有很好的光化學(xué)穩(wěn)定性、重現(xiàn)性，無延遲，精度高，壽命長，可對水中溶解氧進(jìn)行實時在線監(jiān)測。其測量范圍一般為0～20mg/L,精度一般≤1%，響應(yīng)時間≤60s。
4、電導(dǎo)測定法：用導(dǎo)電的金屬鉈或其他化合物與水中溶解氧(DO)反應(yīng)生成能導(dǎo)電的鉈離子。通過測定水樣中電導(dǎo)率的增量，就能求得溶解氧(DO)的濃度。實驗表明，每增加0.035S/cm的電導(dǎo)率相當(dāng)于1mg/L的溶解氧(DO)。此方法是測定溶解氧(DO)最靈敏的方法之一，可連續(xù)監(jiān)測。
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檢測純水DO溶解氧含量和污水DO溶解氧含量的4種方法.我們知道水中溶解氧含量是進(jìn)行水質(zhì)監(jiān)測時的一項重要指標(biāo)，現(xiàn)代化工業(yè)發(fā)展的同時，還需對污水進(jìn)行及時監(jiān)控和有效處理，進(jìn)而為環(huán)境保護(hù)盡一份社會責(zé)任和義務(wù)。監(jiān)測溶解氧的含量可以通過本文介紹的如下幾種檢測方法。
1. 碘量法(GB7489-87)(Iodometric)：碘量法是測定水中溶解氧的基準(zhǔn)方法(等效于國際標(biāo)準(zhǔn)ISO5813-1983)，使用化學(xué)檢測方法,測量準(zhǔn)確度高，是最早用于檢測溶解氧的方法。其測量不確定度為0.19mg/L。碘量法適用于水源水，地面水等清潔水。但該法是一種純化學(xué)檢測方法，耗時長，程序繁瑣，無法滿足在線測量的要求。同時易氧化的有機(jī)物，如丹寧酸、腐植酸和木質(zhì)素等會對測定產(chǎn)生干擾。可氧化的硫的化合物，如硫化物硫脲，也如同易于消耗氧的呼吸系統(tǒng)那樣產(chǎn)生干擾。當(dāng)含有這類物質(zhì)時，宜采用電化學(xué)探頭法,包括下面將要介紹的電流測定法以及電導(dǎo)測定法等。工作原理：在水樣中加入硫酸錳和堿性碘化鉀，生成氫氧化錳沉淀。此時氫氧化錳性質(zhì)極不穩(wěn)定，迅速與水中溶解氧化合生成錳酸錳，加入濃硫酸使已化合的溶解氧(以MnMnO3的形式存在)與溶液中所加入的碘化鉀發(fā)生反應(yīng)而析出碘，再以淀粉作指示劑，用硫代硫酸鈉滴定釋放出的碘，來計算溶解氧的含量。注意： 在沒有干擾的情況下，此方法適用于各種溶解氧濃度大于0.2mg/L和小于氧的飽和度兩倍(約20mg/L)的水樣。當(dāng)水中可能含有亞硝酸鹽、鐵離子、游離氯時，可能會對測定產(chǎn)生干擾，此時應(yīng)采用碘量法的修正法。具體作法是在加硫酸錳和堿性碘化鉀溶液固定水樣的時候，加入NaN3溶液，或配成堿性碘化鉀-疊氮化鈉溶液加于水樣中，F(xiàn)e3+較高時，加入KF絡(luò)合掩敝。
2、電流測定法(Clark溶氧電極) : 當(dāng)需要測量受污染的地面水和工業(yè)廢水時必須用修正的碘量法或電流測定法。電流測定法根據(jù)分子氧透過薄膜的擴(kuò)散速率來測定水中溶解氧(DO)的含量。溶氧電極的薄膜只能透過氣體，透過氣體中的氧氣擴(kuò)散到電解液中，立即在陰極(正極)上發(fā)生還原反應(yīng)，在陽極(負(fù)極)，如銀-氯化銀電極上發(fā)生氧化反應(yīng)，產(chǎn)生的電流與氧氣的濃度成正比，通過測定此電流就可以得到溶解氧(DO)的濃度。電流測定法的測量速度比碘量法要快，操作簡便，干擾少(不受水樣色度、濁度及化學(xué)滴定法中干擾物質(zhì)的影響)，而且能夠現(xiàn)場自動連續(xù)檢測，但是由于它的透氧膜和電極比較容易老化，當(dāng)水樣中含藻類、硫化物、碳酸鹽、油類等物質(zhì)時，會使透氧膜堵塞或損壞，需要注意保護(hù)和及時更換，又由于它是依靠電極本身在氧的作用下發(fā)生氧化還原反應(yīng)來測定氧濃度的特性，測定過程中需要消耗氧氣，所以在測量過程中樣品要不停地攪拌，一般速度要求至少為0.3m/s，且需要定期更換電解液，致使它的測量精度和響應(yīng)時間都受到擴(kuò)散因素的限制。前市場上的儀器大多都是屬于Clark電極類型，每隔一段時間要活化，透氧膜也要經(jīng)常更換。張葭冬]對膜電極的精密度作了研究，用膜電極法測量溶解氧的標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.41mg/L,變異系數(shù)5.37%，碘量法測量溶解氧的標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.3mg/L，變異系數(shù)為4.81%。同碘量法做對比實驗時，每個樣品測定值絕對誤差小于0.21mg/L，相對誤差不超過2.77%，兩種方法相對誤差在-2.52%～2.77%之間。代表產(chǎn)品有JBB-607型便攜式溶氧儀，PC-802和LD-3000工業(yè)溶解氧儀該儀器可實現(xiàn)智能化測量，采用極譜法測量，無需更換氧膜。具有穩(wěn)定可靠、操作簡單方便(可單手操作)等優(yōu)點.該儀器能以兩種溶解氧含量表示單位指示測定結(jié)果，即氧濃度(mg/L或ppm)和氧的飽和百分含量(%)，適合各行業(yè)水溶液中氧含量的測量。
3 、熒光猝滅法.熒光猝滅法的測定是基于氧分子對熒光物質(zhì)的猝滅效應(yīng)原理，根據(jù)試樣溶液所發(fā)生的熒光的強(qiáng)度來測定試樣溶液中熒光物質(zhì)的含量。通過利用光纖傳感器來實現(xiàn)光信號的傳輸，由于光纖傳感器具有體積小、重量輕、電絕緣性好、無電火花、安全、抗電磁干擾、靈敏度高、便于利用現(xiàn)有光通信技術(shù)組成遙測網(wǎng)絡(luò)等優(yōu)點，對傳統(tǒng)的傳感器能起到擴(kuò)展、提高的作用，在很多情況下能完成傳統(tǒng)的傳感器很難甚至不能完成的任務(wù)，因此非常適合于熒光的傳輸與檢測。其檢測原理是根據(jù)Stern-Vlomer的猝滅方程：F0/F=1+Ksv[Q]，其中F0為無氧水的熒光強(qiáng)度，F(xiàn)為待檢測水樣的熒光強(qiáng)度，Ksv為方程常數(shù)，[Q]為溶解氧濃度，根據(jù)實際測得的熒光強(qiáng)度F0、F及已知的Ksv，可計算出溶解氧的濃度[Q]。實驗證明這種檢測方法克服了碘量法和電流測定法的不足，具有很好的光化學(xué)穩(wěn)定性、重現(xiàn)性，無延遲，精度高，壽命長，可對水中溶解氧進(jìn)行實時在線監(jiān)測。其測量范圍一般為0～20mg/L,精度一般≤1%，響應(yīng)時間≤60s。
4、電導(dǎo)測定法：用導(dǎo)電的金屬鉈或其他化合物與水中溶解氧(DO)反應(yīng)生成能導(dǎo)電的鉈離子。通過測定水樣中電導(dǎo)率的增量，就能求得溶解氧(DO)的濃度。實驗表明，每增加0.035S/cm的電導(dǎo)率相當(dāng)于1mg/L的溶解氧(DO)。此方法是測定溶解氧(DO)最靈敏的方法之一，可連續(xù)監(jiān)測。
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