溶出分析仪原理

(1)膜电极法 　　膜电极法是一个目前最常用的一种溶解氧连续测定方法，膜电极又名Clark氧电极，这种电极利用膜可渗透氧但不能渗透水和有机及无机溶质的原理，保护电极不与这类还原物质紧密接触，从而使传感器的灵敏度不受影响。这种半透膜通常采用聚四氟乙烯纤维、聚乙烯等材料组成。 　　膜电极法溶解氧传感器是由金电极(阴极)和银电极(阳极)及氯化钾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。当给溶解氧分析仪电极加上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： 　　阳极反应：4Ag 4Cl-→4AgCl 4e- 　　阴极反应：O2 2H2O 4e-→4OH- 　　根据法拉第定律：当电极结构固定时，在一定温度下，扩散电流的大小只与样品氧浓度成正比例线性关系，测得电流值大小，便可知待测试样中氧的浓度。 　　(2)无膜电极法 　　传感器由特殊的银合金电极(阴极)和铁电极(阳极)组成，没有覆盖膜和特制的电解液，两极之间也没有极化电压。它是将被测溶液作为电解液，两极形成一个原电池，并产生一个电流，反应式如下： 　　阳极反应：2Fe→2Fe2 4e- 　　阴极反应：O2 2H2O 4e-→4OH- 　　该电流的大小与溶液中的被测氧分子的多少成正比。该信号连同传感器上热电阻测出的温度信号送入变送器，利用传感器中存储的含氧量和氧分压、温度之间的关系曲线计算出水中的含氧量，然后转化成标准信号输出。 　　(3)荧光法 　　溶解氧在线分析仪 　　溶解氧变送器的特点： 　　1.系统具有密码保护、输出保持、输出延时、模拟量输出、继电器输出(需选配)和实时模拟功能。 　　2.具有两种标定方法：1点标定法(在线)及空气(离线)标定法。为了提高传感器的精确度，系统在接受标定数据之前，将对温度等重要参数进行自动检测。 　　3.系统具有完整的自诊断信息：当测量电极损坏，传感器密封损坏，温度传感器损坏时都会自动报警。 　　4.变送器可以自定义刻度。 　　5.可靠性高、稳定性好、操作简单，方便。 　　6.完全电气隔离。 　　7.溶解氧是测量水溶液中氧气的含量，它的测量范围是0～40ppm，并采用两线制直流24V电源输入，可输出4～20mA模拟量，电源线电缆长度可经达到914米，变送器到传感器的距离可以达305米。溶解氧传感器特点：

目前血细胞分析仪检测原理包括电学和光学两种，电学包括电阻抗法和射频电导法，光法包括激光散射法和分光光度法。电阻抗法根据Coulter原理及血细胞非传导的性质，以电解质溶液中悬浮的血细胞在通过计数小孔时引起的电阻变化进行检测为基础，进行血细胞计数和体积测定。当有细胞通过小孔时，由于电阻增加，于瞬间引起电压变化及通过脉冲。细胞体积越大，脉冲振幅越高，细胞数量越多，脉冲数量也越多。脉冲信号经过：放大、阈值调节、甄别、整形、计数而得出细胞技术结果。电阻抗法可准确量出细胞（或类似颗粒）的大小，是三分类血液分析仪的主要应用原理，并与光学检测原理组合应用于五分类血液分析仪中。激光散射法应用了流式细胞术检测原理及细胞通过激光束被照射时，产生与细胞特征相应的各种角度的散射光。对经信号检测器接受的散射光信息进行综合分析，即可准确区分正常类型的细胞。激光散射法在区别体积相同而类型不同的细胞特征时，比电阻抗法分群更加准确。故激光散射法已成为现代五分类血液分析仪的主要检测原理之一。射频电导法是用高频电磁探针渗入细胞膜脂质可测定细胞的导电性，提供细胞内部化学成分、细胞核和细胞质、颗粒成分等特征信息。射频电流是每秒变化大于10000次的高频交流电磁波，能够通过细胞壁。分光光度法是所有类型的血细胞分析仪检测血红蛋白的原理，它利用血红蛋白与溶血剂在特定波长下比色，吸光度的变化与液体中血红蛋白含量成比例。

核心提示：　　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，在线测量氧含量有助于确定　　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，在线测量氧含量有助于确定最佳的净化方法和最经济的曝气池配置。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、溶解氧分析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。溶解氧分析仪传感部分是由金电极(阴极)和银电极(阳极)及氯化钾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。当给溶解氧分析仪电极加上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：流过溶解氧分析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：氧分压(mmHg)；百分饱和度(%)；氧浓度(mg/L或10-6)，这3种方法本质上没什么不同。(1)分压表示法：氧分压表示法是最基本和最本质的表示法。根据Henry定律可得，P=(Po2 PH2O)×0.209，其中，P为总压；Po2为氧分压(mmHg)；PH2O为水蒸气分压；0.209为空气中氧的含量。(2)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最合适的。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。(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温度、压力和水中溶解的盐，另外氧通过溶液扩散比通过膜扩散快，如流速太慢会产生干扰。1.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。温度对溶解度系数a的影响可以根据Henry定律来估算，温度对膜扩散系数β可以通过阿仑尼乌斯定律来估算。(1)氧的溶解度系数：由于溶解度系数a不仅受温度的影响，而且受溶液的成分的影响。在相同氧分压下，不同组分的实际氧浓度也可能不同。根据亨利定律可知氧浓度与其分压成正比，对于稀溶液，温度变化溶解度系数a的变化约为2%/℃。(2)膜的扩散系数：根据阿仑尼乌斯定律，溶解度系数β与温度T的关系为：C=KPo2·exp(-β／T)，其中假定K、Po2为常数，则可以计算出β在25℃时为2.3%/℃。当溶解度系数a计算出来后，可通过仪表指示和化验分析值对比计算出膜的扩散系数(这里略去计算过程)，膜的扩散系数在25℃时为1.5%/℃。2.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。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，样品的最小流速为0.3m/s。四注意的问题对溶解氧分析仪来说，只要选型、设置、维护得当，一般均能满足工艺的测量要求。溶解氧分析仪的使用不好的主要问题出在：使用维护不正确；电极内部泄露造成温度补偿不正常；电极输入阻抗降低等。1.日常维护仪表的日常维护主要包括定期对电极进行清洗、校验、再生。(1)1～2周应清洗一次电极，如果膜片上有污染物，会引起测量误差。清洗时应小心，注意不要损坏膜片。将电极放入清水中涮洗，如污物不能洗去，用软布或棉布小心擦洗。(2)2～3月应重新校验一次零点和量程。(3)电极的再生大约1年左右进行一次。当测量范围调整不过来，就需要对溶解氧电极再生。电极再生包括更换内部电解液、更换膜片、清洗银电极。如果观察银电极有氧化现象，可用细砂纸抛光。(4)在使用中如发现电极泄露，就必须更换电解液。2.仪表标定仪表的标定方法一般可采用标准液标定或现场取样标定。(1)标准溶液标定法：标准溶液标定一般采用两点标定，即零点标定和量程标定。零点标定溶液可采用2%的Na2SO3溶液。量程标定溶液可根据仪表测量量程选择4M的KCl溶液(2mg/L)；50%的甲醇溶液(21.9mg/L)。(2)现场取样标定法(Winkler法)：在实际使用中，多采用Winkler方法对溶解氧分析仪进行现场标定。使用该方法时存在两种情况：取样时仪表读数为M1，化验分析值为A，对仪表进行标定时仪表读数仍为M1，这时只须调整仪表读数等于A即可；取样时仪表读数为M1，化验分析值为A，对仪表进行标定时仪表读数改变为M2，这时就不能将调整仪表读数等于A，而应将仪表读数调整为1MA×M2。3.使用中应注意的问题使用中应注意以下问题：由于溶解氧电极信号阻抗较高(约20MΩ)，溶解氧电极与转换器之间距离最大为50m；溶解氧电极不用时也应处于工作状态，可接在溶解氧转换器上。久置或重新再生(更换电解液或膜)的电极，在使用前应置于无氧环境极化1～2h；由于温度变化对电极膜的扩散和氧溶解度有较大影响，标定时需较长时间(约10min)，以使温补电阻达到平衡；氧分压与该地区的海拔高度有关，仪表在使用前必须根据当地大气压进行补偿；测量溶液的含盐量高时，仪表标定时应使用含盐量相当的溶液；对于流通式测量方式，要求流过电极的最小流速为0.3m/s。