当今,溶氧的测量在各种应用中广泛出现,溶氧是过程控制技术中重要的参数之一。自1995年引入溶氧电极后, 由于它们良好的性能和较低的维护要求,HAMILTON的溶氧电极已经成为了全世界溶氧电极的者。
建立在支溶氧电极OXYFERM的成功的基础上,我们的溶氧电极系列产品已经持续扩展,到现在已经发展到了三个系列的产品。OXYGOLD电极以其低检测限度,在酿酒,锅炉给水以及所有要求低检测限度的应用中表现出的 性能。能够承受高温高压灭菌和消毒OXYFERM电极,代表了生物技术中新的标准。除此之外,具有各种长度的PG13.5螺纹型号,现在还有25mm的型号可选。对于水处理和鱼类养殖而言,OXYSENS电极已经成为免维护,低 成本的电极。
测量原理
液体中的氧气含量使用极谱式电极来测 定。这类电极产生的电流与氧气分压呈比例 ,可以通过一个合适的变送器来测定。为了防止干扰的影响,极谱式电极被一层气体 渗透性膜所覆盖。然而,常用的PTFE膜的机械性十分脆弱,所以必须经常更换这层膜以得到稳定的测量。处理这层脆弱的膜是非常困难的。为解决这一问题,HAMILTON开发了 OPTIFLOW膜。这种膜的机械稳定性强,生产时薄膜碾压在钢丝网上。OPTIFLOW膜在苛刻的周边环境与高压条件下都非常稳定。这一创造性的设计同时得到了快速的响应时间与 极低的流动相关性。
出色的表现
很短的响应时间新膜材料的出色性能具有30到60秒的快速响应。
低维护和长使用寿命由于电极的设计改进,电极几乎不需要维护。即使在数次灭 菌后,该电极的结构仍保证了出色的测量稳定性。OXYFERM电极出众的性能,即使在灭菌100次后仍无需维护。其它类型的溶氧电极在相同的条件下,经 5 到10次灭菌循环后就需要进行维护。
低流量敏感 很多其它的溶氧电极表现出明 显的流速相关性,尤其是低流 速的样品。这将会导致读数过稳定。由于 OXYFERM的设计,流速对于读数的影响可以忽略不计。
较短的极化时间稳定时间是指从溶氧电极连接到放大器上到得出精确测量值这一段时间。由于在不加 电 压的时候 ,氧气经扩散进入电极 ,并且在阴极周围存在,OXYSENS的稳定时间通常少于15分钟。
基本概念
分压溶氧电极实际上测量的是氧气的分压 pO2。电极信号直接与pO2成比例。由 于物质的浓度是以质量每升(mg/l)给 出的,所以分压不是一个常用单位。因为的混合气体可压缩的特性,浓度每升的单位是没有意义的。因此一种气体组分的含量是以总压中所占分数给出的。
空气湿度影响空气中能够保持的水蒸气的量与温度 有关。在20℃时,的水蒸气压力 是23mbar(相应湿度或浸在空气 饱和水中的溶氧电极)。在这种情况 下氧气的分压:pO = 205mbar。如 果一根电极 在 20 ℃ 的干燥空气中 校准与在水饱和空气中校准,校准误 差约为2.5%。一旦温度上升,这一误差会 增加。在82℃时,如果电极在干燥空气中校准与在湿度为的空气中校 准,误差会上升到 。通过电极正确测量出氧气分压降低50%。
溶液中的氧分压表示为:pO2水也能吸收一定量的氧气 。在高温时气体的溶解度比较差,当水被加热 时,某些透明物质从气泡中形成。当 溶液中分压和气相(主要是空气)中分 压相等时,平衡建立。空气饱和水与 水饱和空气代表了氧气和其它气体的分压相等。因此,溶氧电极在两相显示相同的值。
溶液中的氧浓度表示为:ppm,
ppb 或 mg/l
水中的溶解氧随温度的升高而减小, 溶解度与大气压力成比例:
氧气 大 气 压
15°C 9.76 mg/l 1013 hPa
20°C 8.84 mg/l 1013 hPa
25°C 8.11 mg/l 1013 hPa
25°C 7.61 mg/l 950 hP
为了从分压测量中确定浓度,以 ppm
为单位( mg/l),我们必须知道温 度 ,空气压力和溶解度 ( 通常在温度相关表中 ) 。 在大多数设备中已经内置了水中氧气的溶解度表。因为区别很小,空气压力的补偿通常被忽略。 大多数的溶氧电极的内部都带有一个的温度传感器 , 它可实现了两个功能:从溶解度表中查明正确的溶解度中以及补偿电极的信号 。这样 , 氧气扩散的温度相关性通过膜考虑在 内。1 ppb = 0.001 ppm
盐效应水中氧的溶解度受到其它物质的影 响。盐降低了氧的溶解度,添加剂如乙醇增加了氧的溶解度。由于这些添加剂的分压是独立的,所以这些差别用溶氧电极是不能测量的。盐效应必须通过其它的测量方法以 ppm或 mg/l更精确测量。
氧饱和度尤其在常温的应用中,如常见的发酵,常用的方法是用饱和度来测量气含量。在潮湿空气中或者在空气饱和溶液中,将设备设置为,电极校准将非常简单。
然而,如果压力增加,测量值可能会 超过。当溶氧电极安装到一个封 闭的容器或管道中时就会出现这样的 情况。所以说测量值显示130%也是完 全正确的,因为事实上分压会随着压 力的增加而上升。