水中含氧量的测定
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测定氧含量的方法
测定氧含量主要有三种方法:
自动比色分析和化学分析测量,顺磁法测量,电化学法测量.水中溶氧量一般采用电化学法测量。
氧能溶于水,溶解度取决于温度、水表面的总压、分压和水中溶解的盐类.大气压力越高,水溶解氧的能力就越大,其关系由亨利(Henry)定律和道尔顿(Dalton)定律确定,亨利定律认为气体的溶解度与其分压成正比。
其中的电极由阴极(常用金和铂制成)和带电流的反电极(银)、无电流的参比电极(银)组成,电极浸没在电解质如KCl、KOH中,传感器有隔膜覆盖,隔膜将电极和电解质与被测量的液体分开,因此保护了传感器,既能防止电解质逸出,又可防止外来物质的侵入而导致污染和毒化. 测定氧含量主要方法。
向反电极和阴极之间施加极化电压,假如测量元件浸入在有溶解氧的水中,氧会通过隔膜扩散,出现在阴极上(电子过剩)的氧分子就会被还原成氢氧根离子:
电化学当量的氯化银沉淀在反电极上(电子不足):4Ag+4Cl-® 4AgCl+4e-.
对于每个氧分子,阴极放出4个电子,反电极接受电子,形成电流,电流的大小与被测污水的氧分压成正比,该信号连同传感器上热电阻测出的温度信号被送入变送器,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.参比电极的功能是确定阴极电位。
含氧量检测方法地球表面水中的含氧量如果超过3%以上,水就呈酸性;如低于3%,水就呈碱性。
用PH试纸可以检测出水的酸碱度,地下水一般是呈弱酸性的,也就是PH值小于5。
自来水一般是呈中性的,也就是PH值为7-8。
天然水中多以硫酸盐、氯化物等形式存在,若把它们与盐酸反应后加入过量铁粉溶液,铁离子的颜色便会产生变化,而使pH值变大。
具体方法如下:取水样10ml,盛于250mL容量瓶中,加水至刻度线,用少量稀盐酸调节溶液的PH值至7。
然后用蒸馏水将标准比色卡冲洗三次,并将每次用过的标准比色卡转入比色卡收集袋中,密封保存备用。
往100mL烧杯中加100mL水,放入1片( 0。
5 mg)PH试纸(蓝),加入数滴乙酸乙酯溶液( 2%浓度)(绿),振荡,观察试纸颜色变化。
1、当PH试纸全部被染成蓝色时,说明PH值小于6,为酸性;2、当PH试纸出现2条红杠时,说明PH值大于7,为碱性。
按现行的国家标准,对工业用水进行监测的PH值有四个限值:PH值6、 8、 10、 12,这四个限值称为水质的特征数值。
通常PH值6的水呈中性, PH值8的水呈微碱性, PH值10的水呈碱性, PH 值12的水呈中性。
采用pH试纸,可方便快捷地检测到水质的酸碱性,当水质的PH值大于7时,说明水质呈碱性。
反之则为酸性。
PH试纸不能单独作为测定水的酸碱性的指示剂,必须和某种酸度计联合使用,如酸度计测得的PH值小于5时,就不能选择PH试纸。
另外,水质特征数值是反映水质主要污染物及其毒性强弱的, PH值的高低只是反映了水中各种离子浓度的高低,所以它不能反映水质的综合状况。
在PH值小于6时,大多数重金属(如铅、锌、镉等)均呈酸性;而PH值大于9时,大多数有机物(如苯、酚等)均呈酸性;只有PH值介于5和6之间的范围内,才能使大多数有机物呈碱性。
因此,仅凭PH值不能判断水质的好坏。
检验饮用水的最佳方法是利用一台简单的PH测定仪器--比色法,只需几秒钟就能测出PH值,比较准确,而且方法简便,一人即可操作。
水中含氧量的测定方法
嘿,水中含氧量这事儿啊,咱得好好琢磨琢磨咋测定。
一种办法呢,是用溶解氧测定仪。
这玩意儿就像个小侦探,能把水里的含氧量给测出来。
操作也不难,把测定仪的探头放进水里,等一会儿,它就会显示出含氧量的数值。
不过用之前可得好好看看说明书,别弄错了。
还有一种方法是碘量法。
这就有点像做化学实验啦。
先在水里加一些试剂,让水里的氧气和试剂发生反应,然后通过计算就能知道含氧量是多少。
这可得仔细点,试剂的量要加得准,不然结果就不对了。
另外呢,还可以用电极法。
就像给水里插个小电极,通过电极的反应来测含氧量。
这种方法比较快,但是也得注意电极的保养,别让它坏了。
咱再说说细节哈。
用溶解氧测定仪的时候,探头要清洗干净,不然会影响测量结果。
碘量法呢,操作的时候要小心,别把试剂弄洒了。
电极法呢,要经常检查电极的状态,看看有没有损坏。
我给你讲个事儿吧。
有一次我们去钓鱼,大家都想知道那个池塘里的水含氧量高不高。
正好有个小伙伴带了个溶解氧测定仪,我们就把探头放进水里测了一下。
结果发现含氧量还挺高的,大家都很高兴,觉得鱼肯定会很多。
果然,那天我们钓了不少鱼呢。
所以啊,知道水中含氧量还是很有用的,可以让我们更好地了解水的情况。
水资源含氧量自动监测技术的研究水是人类生存的必需品,然而,随着人口的增加和经济的发展,水资源短缺和污染问题日益突出。
在这个背景下,水资源保护和管理成为全社会的重要任务。
水的含氧量是水生态系统的一个重要指标,它直接关系到水生物的生存和生长,也是水质监测的一个重要指标。
自动监测技术能够对水的含氧量进行实时监测,是现代水资源管理的重要工具。
一、水的含氧量水的含氧量是指水中溶解氧的浓度,以毫克/升(mg/L)为单位。
水中氧气来源于水面、大气和生物呼吸等多种途径。
水中溶解氧的浓度受多种因素影响,包括水温、气压、搅动程度、污染物和生物活动等因素。
一般来说,低温、高压、充分搅动、水中污染物含量低和生物活动弱的水体,其含氧量高;而高温、低压、停滞不动、污染物浓度高和生物活动旺盛的水体,其含氧量低。
二、自动监测技术的发展传统的水资源监测方式采用人工取样和实验室分析的方法,工作量大,周期长,不能实现实时监测。
自动监测技术的发展解决了这个问题。
自动监测技术是指利用传感器、数据传输、计算机和信息处理技术,实现水资源的实时、连续监测和数据管理。
随着传感器、数据传输和计算机技术的不断进步,自动监测技术已经成为现代水资源管理的重要手段。
三、水资源含氧量自动监测技术的研究1. 传感器技术:传感器是自动监测技术的核心部件,它能够将水中的含氧量转换为电信号,传输到计算机进行处理。
目前,水资源含氧量自动监测传感器有膜极(DO电极)、荧光、红外线等多种类型,其中DO电极传感器是最常用的一种。
DO电极传感器是一种基于氧合还原电位变化进行测量的传感器,具有精度高、响应速度快、使用寿命长等优点。
2. 数据传输技术:自动监测系统需要将传感器采集到的含氧量数据传输到计算机进行处理,数据传输技术对于系统的稳定性和可靠性有着至关重要的作用。
目前,自动监测系统常用的数据传输方式有有线传输、无线传输和光纤传输等多种方式。
其中,无线传输具有便捷性高、无需铺设网线、自动化程度高等优点,成为自动监测系统的主流传输方式。
水中溶解氧(DO)及其测定方法知识详解1、什么是溶解氧?溶解氧DO(英文Dissolved Oxygen的简写)表示的是溶解于水中分子态氧的数量,单位是mg/L。
水中的溶解氧饱和含量与水温、大气压和水的化学组成有关,在一个大气压下,0℃的蒸馏水中溶解氧达到饱和时的氧含量为14.62mg/L,在20℃时则为9.17mg/L。
水温升高、含盐量增加或大气压力下降,都会导致水中溶解氧含量降低。
溶解氧是鱼类和好氧菌生存和繁殖所必须的物质,溶解氧低于4mg/L,鱼类就难以生存。
当水被有机物污染后,好氧微生物氧化有机物会消耗水中的溶解氧,如果不能及时从空气中得到补充,水中的溶解氧就会逐渐减少,直到接近于0,引起厌氧微生物的大量繁殖,使水变黑变臭。
2、常用的溶解氧测定方法有哪些?常用的溶解氧测定方法有两种,一是碘量法及其修正法(GB 7489-87),二是电化学探头法(GB11913-89)。
碘量法适用于测量溶解氧大于0.2mg/L的水样,一般碘量法只适用于测定清洁水的溶解氧,测定工业废水或污水处理厂各个工艺环节的溶解氧时必须使用修正的碘量法或电化学法。
电化学探头法的测定下限与所用的仪器有关,主要有薄膜电极法和无膜电极法两种,一般适用于测定溶解氧大于0.1mg/L 的水样。
污水处理厂在曝气池等处安装使用的在线DO仪使用的就是薄膜电极法或无膜电极法。
碘量法的基本原理是向水样中加入硫酸锰和碱性碘化钾,水中溶解氧将低价锰氧化成高价锰,生成四价锰的氢氧化物棕色沉淀,加酸后,棕色沉淀溶解并与碘离子反应生成游离碘,再以淀粉为指示剂,用硫代硫酸钠滴定游离碘,即可计算出溶解氧的含量。
当水样有颜色或含有能与碘反应的有机物时,不宜使用碘量法及其修正法测定水中的溶解氧,可使用氧敏感薄膜电极或无膜电极测定。
氧敏感电极由两个与支持电解质相接触的金属电极及选择性透过膜组成,薄膜只能透过氧和其他气体,水和其中可溶物质不能通过,通过薄膜的氧气在电极上还原,产生微弱的扩散电流,在一定温度下电流大小与溶解氧含量成正比。
含氧量检测方法一、方法与步骤1、将试管放入盛有水的烧杯中,在试管中加入少量的水,用酒精灯给试管加热,直到试管内的水沸腾,停止加热。
2、用带有玻璃管的橡皮塞塞紧试管,将玻璃管的一端放入装有水的试管里,如果冷水中的气泡消失,说明瓶内气体已被消耗完,此时,再将玻璃管移出水面。
3、把这根玻璃管插入盛有澄清石灰水的烧杯中,看澄清的石灰水变浑浊,则证明了试管中的气体已经充满,反之,说明试管中没有气体。
4、然后把试管从水中取出,先把试管内的水倒出,再用橡皮帽盖住试管口,移入装有浓盐酸的试管里,观察有无气泡产生,如果有气泡产生,就证明是氢气,反之则为氧气。
二、注意事项1、试管口不能用橡皮塞塞紧,因为受热试管内气体膨胀,橡皮塞会阻碍气体进入试管内,容易使试管破裂,发生危险。
2、要使试管内的冷水达到沸腾,必须注意防止冷水溅出烫伤手,可以在试管下垫一块表面皿或玻璃片等。
3、观察石灰水变浑浊,即澄清石灰水变浑浊,所以要观察澄清石灰水,必须把带有玻璃管的橡皮塞取下来,因为玻璃管的一端伸入石灰水中,另一端插入澄清石灰水中,伸入石灰水中的部分叫内管,插入澄清石灰水中的部分叫外管,当外管伸入石灰水中时,外管内的空气不断地被排出,致使外管内压强变小,使澄清石灰水变浑浊。
内管和外管不能互换位置,不能交叉互换。
只能通过玻璃管里进行操作。
4、可以让澄清的石灰水变浑浊的化学方法很多,例如向石灰水中滴加稀盐酸,观察是否有气泡产生,气泡的多少可以判断石灰水中混有氢气和氧气;向澄清的石灰水中滴加硝酸银溶液,观察是否有白色沉淀产生,白色沉淀的多少可以判断石灰水中混有氯化钠和二氧化碳;把燃着的木条放入澄清的石灰水中,观察现象,燃着的木条复燃,则证明石灰水中含有氧气;将燃着的木条伸入澄清的石灰水中,观察现象,燃着的木条熄灭,则证明石灰水中含有二氧化碳;把点燃的木条伸入澄清的石灰水中,观察是否熄灭,则证明石灰水中含有硫等等。
5、如果水沸腾时不慎让水溅出烫伤手,应该立即用湿毛巾捂住手,再迅速撒上冷水冲洗,或用湿布包住手,用力按在桌子上,如果没有这些条件,可以用湿衣服包裹着手立即跑开,以免被火焰烫伤。
水中溶解氧测定的几个重要注意事项关键词:水中溶解氧;重要因素;测定水中溶解氧含量与水质、气压、水温等因素都有着较大的关系,通常情况下,清水之中含氧量处于饱和的状态,而当水质受到污染之后,水中的含氧量会呈现出逐渐减少的趋势,而如果大气之中的氧气不能够及时的溶入到水中,将会让水中的氧气含量逐渐趋于零,使得水中产生大量的厌氧菌,加剧水体的恶化。
因此,对水中溶解氧进行测定,能够及时掌握水体的情况,对于水体污染的治理有着十分重要的意义。
一、水中溶解氧测定的方法概述当前对水中溶解氧进行测定的方法主要可以概括为两种:仪器测定法和化学测定法。
其中仪器测定法主要有电化学分析法、传感器法等,主要通过仪器设备来对水中溶解氧进行测定,采用该种类型的方法在测量上较为方便快速;其中化学测定法主要有滴定法、比色法等,主要通过向测定的水中加入化学试剂,使得化学试剂与水中的氧气发生反应,然后通过最终还原得到的物质来进行计算,通过计算的方式得到最终的溶解氧含量,该种方法操作过程较多,在投入上相对较低,是当前较为常见的测定方法[1]。
二、水中溶解氧测定的重要影响因素探讨在进行水中溶解氧测定的过程中,将会受到较多因素的影响。
本文主要以化学测定法中的碘量法为例,对其具体测定中应当注意的重要因素展开探讨。
(一)注意对水样的采集在采用碘量法进行水中溶解氧含量测定时,需要引起注意的是,不能够让采集的水样中含有气泡存在,这对最终测定的结果有较大影响。
在进行水样采集时,通常需要先用水样冲洗溶解瓶,然后采用虹吸法或者直接倾注水样的方法将水样采集到溶解瓶中[2]。
(二)注意现场固定操作在进行水中溶解氧测定的过程中还应当注重现场固定操作的及时性和有效性,在空气之中有着非常多的氧气,如果控制不当,将可能造成空气之中大量氧气融入到水样之中,影响到最终的测定结果。
因此,在完成水样采集,消除附着在容器壁上的气泡之后,需要立即进行溶解氧的固定,主要需要向溶液瓶中加入适量的滴定试剂,值得注意的是,在加入滴定试剂的过程中需要将移液管的管口插入到水样液面以下,以免空气中含有的氧气影响到最终的测定结果[3]。
实验 水体化学需氧量(COD)的测定(重铬酸钾法)一、实验目的(1)明确水体化学需氧量的含义以及意义;(2)掌握回流操作和重铬酸钾法测定化学需氧量的原理和方法。
二、实验原理通常情况下,氧气与这些还原性物质反应情况复杂,反应时间长短不一,在实验中无法通过此反应来确定化学需氧量。
理论上,可以在水样中定量加入强氧化剂(如重铬酸钾、高锰酸钾等)与还原性物质反应,根据强氧化剂消耗的量换算成需要消耗的氧气的量(即化学需氧量——直接滴定法含义)。
然而,由于水体中(特别是污水中)还原性物质情况复杂,当用滴定剂滴定时难于保证在有限的时间里充分反应。
因此,实际操作中,为了保证水样中还原性物质充分反应,通常加入过量的强氧化剂(如重铬酸钾),过量的强氧化剂(重铬酸钾)以试亚铁灵作为指示剂,然后用还原剂硫酸亚铁铵(如Fe 2+)来滴定过量的强氧化剂,根据还原剂消耗的量来计算化学需氧量。
任务2 查阅资料,判断标准状态下氧气、重铬酸钾和高锰酸钾氧化性的大小关系。
任务3写出本次测定COD 实验的基本原理。
重铬酸钾法测定化学需氧量以重铬酸钾为氧化剂,亚铁离子溶液为滴定剂,由此计算得到的化学需氧量,用符号COD Cr 表示。
任务4 写出水样中的还原性物质(主要是有机物)与过量重铬酸钾的反应方程I 。
任务5写出过量重铬酸钾与亚铁离子的反应II 。
三、实验内容(一)试剂准备1. H 2SO 4-Ag 2SO 4溶液溶液溶解、定容浓4242SO H mL 50042S O Ag -S O H S O gAg 0.542−−−→−−−−−→−任务6 写出上述配制流程中需要的称量仪器和体积测量仪器名称。
2.硫酸亚铁铵溶液(滴定剂)的配制与标定(1)硫酸亚铁铵溶液的配制mL 1000O H 6S O Fe NH g 39O H mL 40SO H 112244242−−−−−→−−−−−→−⋅,溶解、稀释:)()( 问题1 H 2SO 4在配制流程中有何作用?1:1H 2SO 4的含义是什么?任务7 写出上述配制流程中需要的称量仪器、体积测量仪器和体积控制仪器名称。
锅炉水质检测标准锅炉是工业生产中常见的一种设备,它的运行状态直接关系到生产效率和安全。
而锅炉的水质则是影响锅炉运行的重要因素之一。
因此,对锅炉水质进行检测,是确保锅炉安全运行的重要手段之一。
本文将介绍锅炉水质检测的标准及相关内容。
一、外观检测。
外观检测是锅炉水质检测的第一步,通过观察水质的颜色、透明度等外观特征,初步判断水质是否正常。
正常的水质应该是无色透明的,如果出现浑浊、有色等异常情况,就需要进一步检测。
二、PH值检测。
PH值是衡量水质酸碱度的重要指标,对于锅炉水质来说,PH值的正常范围一般在7-9之间。
过低或过高的PH值都会对锅炉产生不利影响,因此需要定期检测PH值,并根据检测结果进行调整。
三、含氧量检测。
水中的含氧量对于锅炉来说也是一个重要指标,过高的含氧量会导致锅炉腐蚀,而过低的含氧量则会影响燃烧效率。
因此,需要对水中的含氧量进行检测,并根据检测结果采取相应的措施。
四、总硬度检测。
总硬度是指水中钙和镁的含量,高硬度的水会导致结垢,影响锅炉的热传导效果,因此需要对水中的总硬度进行检测,确保水质符合要求。
五、碱度检测。
碱度是指水中碳酸氢根离子和碳酸根离子的含量,对于锅炉水质来说,碱度的合理范围可以有效防止锅炉水垢和腐蚀的产生,因此需要对水中的碱度进行检测,并根据检测结果进行调整。
六、电导率检测。
电导率是衡量水中电解质含量的指标,对于锅炉水质来说,电导率的变化会直接影响水的导热性能,因此需要对水中的电导率进行检测,确保水质处于正常范围内。
七、微生物检测。
水中微生物的存在会导致水质恶化,对于锅炉来说也会产生不利影响。
因此,需要定期对水中微生物进行检测,并采取相应的消毒措施,确保水质符合要求。
总结,锅炉水质检测是确保锅炉安全运行的重要环节,通过对水质各项指标的检测,可以及时发现水质异常,并采取相应的措施进行调整,保证锅炉的正常运行。
因此,对于锅炉水质检测标准的严格执行,对于确保生产安全和提高生产效率具有重要意义。
水中氧气含量的检测方法
电炉和工业锅炉软水除垢工序,常常会用到除氧器,怎样检测水中溶解氧的含量呢? 下面介绍几种水中含氧量检测方法
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1.1 碘量法(GB7489-87)(Iodometric)
碘量法(等效于国际标准ISO 5813-1983)是测定水中溶解氧的基准方法,使用化学检测方法,测量准确度高,是最早用于检测溶解氧的方法。
其原理是在水样中加入硫酸锰和碱性碘化钾,生成氢氧化锰沉淀。
此时氢氧化锰性质极不稳定,迅速与水中溶解氧化合生成锰酸锰:
4MnSO4+8NaOH = 4Mn(OH)2↓+4Na2SO4 (1)
2Mn(OH)2+O2 = 2H2MnO3↓ (2) 2H2MnO3+2Mn(OH)3 = 2MnMnO3↓+4H2O (3)
加入浓硫酸使已化合的溶解氧(以MnMnO3的形式存在)与溶液中所加入的碘化钾发生反应而析出碘:
4KI+2H2SO4 = 4HI+2K2SO4 (4)
2MnMnO3+4H2SO4+HI = 4MnSO4+2I2+6H2O (5) 再以淀粉作指示剂,用硫代硫酸钠滴定释放出的碘,来计算溶解氧的含量[3],化学方程式为:
2Na2S2O3+I2 = Na2S4O6+4NaI (6) 设V为Na2S2O3溶液的用量(mL),M为Na2S2O3的浓度(mol/L),a为滴定时所取水样体积(mL),DO可按下式计算[2]:
DO(mol/L)= (7) 在没有干扰的情况下,此方法适用于各种溶解氧浓度大于0.2mg/L和小于氧的饱和度两倍(约20mg/L)的水样。
当水中可能含有亚硝酸盐、铁离子、游离氯时,可能会对测定产生干扰,此时应采用碘量法的修正法。
具体作法是在加硫酸锰和碱性碘化钾溶液固定水样的时候,加入NaN3溶液,或配成碱性碘化钾-叠氮化钠溶液加于水样中,Fe3+较高时,加入KF络合掩敝。
碘量法适用于水源水,地面水等清洁水。
碘量法是一种传统的溶解氧测量方法,测量准确度高且准确性好,其测量不确定度为0.19mg/L[4]。
但该法是一种纯化学检测方法,耗时长,程序繁琐,无法满足在线测量的要求[5]。
同时易氧化的有机物,如丹宁酸、腐植酸
和木质素等会对测定产生干扰。
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统那样产生干扰。
当含有这类物质时,宜采用电化学探头法[6],包括下面将要介绍的电流测定法以及电导测定法等。
1.2 电流测定法(Clark溶氧电极)
当需要测量受污染的地面水和工业废水时必须用修正的碘量法或电流测定法。
电流测定法根据分子氧透过薄膜的扩散速率来测定水中溶解氧(DO)的含量。
溶氧电极的薄膜只能透过气体,透过气体中的氧气扩散到电解液中,立即在阴极(正极)上发生还原反应:
O2+2H2O+4e à 4OH- (8) 在阳极(负极),如银-氯化银电极上发生氧化反应:
4Ag+4Cl-à 4AgCl+4e (9)
(8)式和(9)式产生的电流与氧气的浓度成正比,通过测定此电流就可以得到溶解氧(DO)的浓度。
电流测定法的测量速度比碘量法要快,操作简便,干扰少(不受水样色度、浊度及化学滴定法中干扰物质的影响),而且能够现场自动连续检测,但是由于它的透氧膜和电极比较容易老化,当水样中含藻类、硫化物、碳酸盐、油类等物质时,会使透氧膜堵塞或损坏,需要注意保护和及时更换,又由于它是依靠电极本身在氧的作用下发生氧化还原反应来测定氧浓度的特性,测定过程中需要消耗氧气,所以在测量过程中样品要不停地搅拌,一般速度要求至少为0.3m/s,且需要定期更换电解液,致使它的测量精度和响应时间都受到扩散因素的限制。
目前市场上的仪器大多都是属于Clark电极类型,每隔一段时间要活化,透氧膜也要经常更换。
张葭冬[7]对膜电极的精密度作了研究,用膜电极法测量溶解氧的标准偏差为0.41mg/L,变异系数5.37%,碘量法测量溶解氧的标准偏差为
0.3mg/L,变异系数为4.81%。
同碘量法做对比实验时,每个样品测定值绝对误差小于0.21mg/L,相对误差不超过2.77%,两种方法相对误差在-2.52%~2.77%之间。
代表产品有美国YSI公司的系列便携式溶解氧测量仪,如YSI58型溶解氧测量仪,该仪器可高质量地完成实验室和野外环境的测试工件,操作简便携带方便。
测量范围为0~20mg/L,精度为±0.03mg/L。
1.3 荧光猝灭法
荧光猝灭法的测定是基于氧分子对荧光物质的猝灭效应原理,根据试样溶液所发生的荧光的强度来测定试样溶液中荧光物质的含量。
通过利用光纤传感器来实现光信号的传输,由于光纤传感器具有体积小、重量轻、电绝缘性好、无电火花、安全、抗电磁干扰、灵敏度高、便于利用现有光通信技术组成遥测网络等优点,对传统的传感器能起到扩展、提高的作用,在很多情况下能完成传统的传感器很难甚至不能完成的任务,因此非常适合于荧光的传输与检测。
从80年代初起,人们已开始了探索应用于氧探头的荧光指示剂的工作。
早期曾采用四烷基氨基乙烯为化学发光剂,但由于其在应用中对氧气的响应在12小时内逐渐衰减而很快被淘汰。
芘、芘丁酸、氟蒽等是一类很好的氧指示剂[8],如1984年Wolfbeis等报告了一种对氧气快速响应的荧光传感器,就是以芘丁酸为指示剂,固定于多孔玻璃。
这种传感器的优点是响应速度快(可低于50ms),并有很好的稳定性。
1989年,Philip等[9]将香豆素1、香豆素103、香豆素153三种荧光指示剂分别固定于有机高聚物XAD-4、XAD-8及硅胶三种支持基体中进行实验。
从灵敏度、发射强度和稳定性几个方面进行比较,得出了香豆素102固定于XAD-4支持基体中是作为一种灵敏可逆的光纤氧传感器的中介的最佳选择的结论。
使用这种荧光指示剂的光纤氧传感器的应用范围相当广泛。
后来过渡金属(Ru、 Os、Re、Rh和Ir)的有机化合物以其特殊的性能受到关注,对光和热以及强酸强碱或有机溶剂等都非常稳定。
一般选用金属钌铬合物作为荧光指示剂即分子探针。
金属钌铬合物的荧光强度与氧分压存在一一对应的关系,激发态寿命长,不耗氧,自身的化学成份很稳定,在水中基本不溶解。
钌铬合物的基态至激发态的金属配体电荷转移(MLCT)过程中,激发态的性质与配体结构有密切关系,通常随着配体共轭体系的增大,荧光强度增强,荧光寿命增大,例如在荧光指示剂中把苯基插入到钌的配位空轨道上,从而增强络合物的刚性,在这样的刚性结构介质中,钌的荧光寿命延长,而氧分子与钌络合物分子之间的碰撞猝灭机率提高,从而可增强氧传感膜对氧的灵敏度。
目前的研究中,钌化合物的配体一般局限于2,2'-联吡啶、1,10-邻菲洛啉及其衍生物。
Brian[10]在实验中比较了在不同pH值介质条件下制得的Ru(bpy)2+3与
Ru(ph2phen)2+3两种不同涂料的传感器性能,结果显示在pH=7时Ru(ph2phen)2+3显示了更高的灵敏度。
为延长敏感膜在水溶液中的工作寿命,较长时间保持其灵
敏性,吕太平[11]等合成Ru(Ⅱ)与4,7-二苯基-1,10-邻菲洛啉的亲脂性衍生物生成的新的荧光试剂配合物Ru(I)[4,7-双(4'-丙苯基)-1,10-邻菲洛啉]2(ClO4)
[12]等合成2和Ru(Ⅱ)[4,7-双(4'-庚苯基)-1,10-邻菲洛啉]3(ClO4)2。
Kerry
Ru(Ⅱ)[5-丙烯酰胺基-1,10-邻菲洛啉]3(ClO4)2。
实验均发现随着配体碳链的增长,荧光试剂的憎水性增大,流失现象减少,可延长膜的使用寿命。
Ignacy[13]
等研究还发现极化后的[Ru(dpp)3Cl2]氧传感膜对氧具有更高的灵敏度。
吸附在硅胶60上的钌(Ⅱ)络合物在蓝光的激发下发出既强烈又稳定的粉红色荧光,该荧光可以有效地被分子氧淬灭。
其检测原理是根据Stern-Vlomer的猝灭方程[14]:F0/F=1+Ksv[Q],其中F0为无氧水的荧光强度,F为待检测水样的荧光强度,Ksv为方程常数,[Q]为溶解氧浓度,根据实际测得的荧光强度F0、F及已知的Ksv,可计算出溶解氧的浓度[Q]。
实验证明这种检测方法克服了碘量法和电流测定法的不足,具有很好的光化学稳定性、重现性,无延迟,精度高,寿命长,可对水中溶解氧进行实时在线监测。
其测量范围一般为0~20mg/L,精度一般≤1%,响应时间≤60s。
1.4 其他检测方法
电导测定法:用导电的金属铊或其他化合物与水中溶解氧(DO)反应生成能导电的铊离子。
通过测定水样中电导率的增量,就能求得溶解氧(DO)的浓度。
实验表明,每增加0.035S/cm的电导率相当于1mg/L的溶解氧(DO)。
此方法是测定溶解氧(DO)最灵敏的方法之一,可连续监测。
阳极溶出伏安法:同样利用金属铊与溶解氧(DO)定量反应生成亚铊离子: 4Tl+O2+2H2Oà4Tl++4OH- (10) 然后用溶出法测定Tl+离子的浓度,从而间接求得溶解氧(DO)的浓度。
使用该方法取样量少,灵敏度高,而且受温度影响不大。
SP:根据国家低压锅炉水质标准,可采用两瓶法或靛蓝二磺酸钠比色法测定水中溶解氧的含量,但由于上述两种方法从标准试剂的配制到取样测定都有许多不可避免的人为因素,所以误差较大。
除上述方法外亦可采用其它方法进行测试,常见的测试的方法还有下列两种:按泡法(利用简易标准比色管和测氧管进行测试),自动测试法(利用自动测氧仪进
行在线或随机测试)。
用这两种方法进行测试,避免了人为因素的干扰和操作误差,故测试精度较高。