DO-在線溶解氧大儀器 溶解氧(DO)
溶解于水中的分子態(tài)氧稱為溶解氧。大氣中氧氣的溶解和水生藻類等水生生物的光合作用過(guò)程都是水中溶解氧的來(lái)源，水中溶解氧的含量與大氣壓力、水溫及含鹽量等因素有關(guān)。大氣壓力下降、水溫升高、含鹽量增加，都會(huì)導(dǎo)致溶解氧含量降低。
溶解氧主要有以下幾種變化規(guī)律：(1)晝夜變化。白天含氧量高，下午2-4時(shí)水中溶氧量常常過(guò)飽和，夜間溶氧量低，至黎明前降至低值。(2)垂直變化。一般白天上層水溶氧比下層水溶氧高得多，夜間由于池水對(duì)流作用，上下層溶氧差逐漸減少，全天中下午氧差最大。(3)水平變化。一般由于風(fēng)力的作用，白天下風(fēng)處溶氧比上風(fēng)處高，但清晨溶氧水平變化相反，是上風(fēng)處溶氧高于下風(fēng)處。(4)季節(jié)變化。一般低溶氧量多出現(xiàn)在夏秋季節(jié)，特別是夏秋陰雨天氣，溶氧較低。
清潔地表水溶解氧接近飽和。當(dāng)有大量藻類繁殖時(shí)，溶解氧可能過(guò)飽和；當(dāng)水體受到有機(jī)物質(zhì)、無(wú)機(jī)還原物質(zhì)污染時(shí)，會(huì)使溶解氧含量降低，甚至趨于零，此時(shí)厭氧細(xì)菌繁殖活躍，水質(zhì)惡化。水中溶解氧低于3-4mg/L時(shí)，許多魚(yú)類呼吸困難；繼續(xù)減少，則會(huì)窒息死亡。一般規(guī)定水體中的溶解氧至少在4mg/L以上。水中溶解氧的含量可作為有機(jī)污染及其自凈程度的間接指標(biāo)。我國(guó)的河流、湖泊、水庫(kù)水溶解氧含量大都在4mg/L以上，長(zhǎng)江以南的一些河流一般較高，可達(dá)6-8mg/L。 在廢水生化處理過(guò)程中，溶解氧也是一項(xiàng)重要控制指標(biāo)。
由于溶解氧的含量與大氣、溫度等因素有很大的關(guān)系，所以溶解氧的樣品采集要用專門的采樣瓶，如雙氧瓶和溶解瓶。采樣時(shí)，注意不使水樣與空氣接觸，采樣動(dòng)作要輕柔，盡量減少擾動(dòng)。采樣時(shí)采樣瓶必須充滿，而后蓋緊瓶塞，同時(shí)注意不要?dú)埩魵馀荨墓艿篮退\頭處采集水樣，可用橡皮管或其他軟管導(dǎo)流，讓水沿瓶壁流入到滿溢出并繼續(xù)采集數(shù)分鐘后加塞蓋緊，不留氣泡。為防止水樣中的溶解氧發(fā)生變化，采集的水樣必須進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)固定(向其中加入硫酸錳和堿性碘化鉀)或直接在現(xiàn)場(chǎng)用氧電極進(jìn)行測(cè)定。
測(cè)定水中溶解氧的方法有碘量法及其修正法(GB7489-87)和氧電極法(GB11913-89)。清潔水可用碘量法；受污染的地面水和工業(yè)廢水必須用修正的碘量法或氧電極法，此外為了實(shí)現(xiàn)溶解氧的自動(dòng)監(jiān)測(cè)，國(guó)家環(huán)保局制訂了溶解氧(DO)水質(zhì)自動(dòng)分析儀技術(shù)要求(HJ/T99-2003)。
(一) DO-在線溶解氧大儀器碘量法
碘量法是測(cè)定水中溶解氧的基準(zhǔn)方法。在沒(méi)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和小于氧的飽和濃度兩倍(約20mg/L)的水樣。易氧化的有機(jī)物，如丹寧酸、腐殖酸和木質(zhì)素等都會(huì)對(duì)測(cè)定產(chǎn)生干擾；可氧化的硫化物如硫脲也會(huì)產(chǎn)生干擾，當(dāng)水樣中含有以上物質(zhì)時(shí)宜采用氧電極法。
碘量法的原理是：在水樣中加入硫酸錳和堿性碘化鉀，水中的溶解氧將二價(jià)錳氧化成四價(jià)錳，并生成氫氧化物沉淀。加酸后，沉淀溶解，四價(jià)錳又可氧化碘離子而釋放出與溶解氧量相當(dāng)?shù)挠坞x碘。以淀粉為指示劑，用硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液滴定釋放出的碘，可計(jì)算出溶解氧含量。反應(yīng)式如下：
MnSO4+2NaOH=Na2SO4+Mn(OH)2↓
(白色沉淀)
2Mn(OH)2+O2=2MnO(OH)2↓
(棕色沉淀)
MnO(OH)2+2H2SO4=Mn(SO4)2+3H2O
Mn(SO4)2+2KI=MnSO4+K2SO4+I2
2Na2S2O3+I2=Na2S4O6+2Nal
(二)修正的碘量法
碘量法測(cè)定水樣中溶解氧時(shí)，如果水樣中有一些還原性物質(zhì)時(shí)會(huì)受到干擾。此時(shí)可以加入一些試劑進(jìn)行修正，比較常用的有某個(gè)修正法和高錳酸鉀修正法。
1. 某個(gè)修正法
水樣中含有亞硝酸鹽會(huì)干擾碘量法測(cè)定溶解氧，可用某個(gè)將亞硝酸鹽分解后再用碘量法測(cè)定。分解亞硝酸鹽的反應(yīng)如下：
2NaN3+H2SO4=2HN3+Na2SO4
HNO2+NH3=N2O+N2+H2O
亞硝酸鹽主要存在于經(jīng)生化處理的廢水和河水中，它能與碘化鉀作用釋放出游離碘而產(chǎn)生正干擾，即
2HNO2+2KI+H2SO4=K2SO4+2H2O+N2O2+I2
如果反應(yīng)到此為止，引入誤差尚不大；但當(dāng)水樣和空氣接觸時(shí)，新溶入的氧將和N2O2作用，再形成亞硝酸鹽：
2N2O2+2H2O+O2=4HNO2
如此循環(huán)，不斷地釋放出碘，將會(huì)引入相當(dāng)大的誤差。
當(dāng)水樣中三價(jià)鐵離子含量較高時(shí)，干擾測(cè)定，可加入氟化鉀或用磷酸代替硫酸酸化來(lái)消除。測(cè)定結(jié)果按下式計(jì)算：
式中：M——硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液濃度，mol/L；
V——滴定消耗硫代硫酸鈉標(biāo)準(zhǔn)溶液體積，mL；
V水——水樣體積，mL；
8——氧換算值，g。
應(yīng)當(dāng)注意，某個(gè)是劇毒、易爆試劑，不能將堿性碘化鉀-溶液直接酸化，以免產(chǎn)生有毒的疊氮酸霧。
2. 高錳酸鉀修正法
該方法適用于含大量亞鐵離子，不含其他還原劑及有機(jī)物的水樣。用高錳酸鉀氧化亞鐵離子，消除干擾，過(guò)量的高錳酸鉀用草酸鈉溶液除去，生成的高價(jià)鐵離子用氟化鉀掩蔽。其他同碘量法。
(三)氧電極法
廣泛應(yīng)用的溶解氧電極是聚四氟乙烯薄膜電極，溶解氧電極是一款典型的氧氣。根據(jù)其工作原理，分為極譜型和原電池型兩種。極譜型氧電極的結(jié)構(gòu)如圖3-27所示。由黃金陰極、銀-氯化銀陽(yáng)極、聚四氟乙烯薄膜、殼體等部分組成。電極腔內(nèi)充入溶液，聚四氟乙烯薄膜將內(nèi)電解液和被測(cè)水樣隔開(kāi)，溶解氧通過(guò)薄膜滲透擴(kuò)散。當(dāng)兩極間加上0.5-0.8V固定極化電壓時(shí)，則水樣中的溶解氧擴(kuò)散通過(guò)薄膜，并在陰極上還原，產(chǎn)生與氧濃度成正比的擴(kuò)散電流。電極反應(yīng)如下：
圖3-27 溶解氧電極結(jié)構(gòu)
1.黃金陰極；2.銀絲陽(yáng)極；3.薄膜；4.Kcl溶液；5.殼體
陰極：O2+2H2O+4e=4OH-
陽(yáng)極：4Ag+4Cl-=4AgCl+4e
產(chǎn)生的還原電流i還可表示為：
式中：K——比例常數(shù)；
n——電極反應(yīng)得失電子數(shù)；
F——法拉第常數(shù)；
A——陰極面積；
pm——薄膜的滲透系數(shù)；
L——薄膜的厚度；
c0——溶解氧的分壓或濃度。
可見(jiàn)，當(dāng)實(shí)驗(yàn)條件固定后，上式除c0外的其他項(xiàng)均為定值，故只要測(cè)得還原電流就可以求出水樣中溶解氧的濃度。各種溶解氧測(cè)定儀就是依據(jù)這一原理工作的(見(jiàn)圖3-28)。測(cè)定時(shí)，首先用無(wú)氧水樣校正零點(diǎn)，再用化學(xué)法校準(zhǔn)儀器刻度值，最后測(cè)定水樣，便可直接顯示其溶解氧濃度。儀器設(shè)有自動(dòng)或手動(dòng)溫度補(bǔ)償裝置，補(bǔ)償由于溫度變化造成的測(cè)量誤差。
1.極化電壓源；2.溶解氧電極及測(cè)量池；3.運(yùn)算放大器；4.指示表
溶解氧電極法測(cè)定溶解氧不受水樣色度、濁度及化學(xué)滴定法中干擾物質(zhì)的影響；快速簡(jiǎn)便，適用于現(xiàn)場(chǎng)測(cè)定；易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)連續(xù)測(cè)量。但水樣中含藻類、硫化物、碳酸鹽、油等物質(zhì)時(shí)，會(huì)使薄膜堵塞或損壞，應(yīng)及時(shí)更換薄膜
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