溶解氧(DO)是水质检测中的重要指标,用于评估水体的健康状况和生物活性。目前,我国常用的溶解氧检测方法包括碘量法、电极极谱法和荧光法。这些方法各有优缺点,适用于不同的检测场景。下面就详细介绍这些方法的检测原理、步骤及适用场景。
一、碘量法测定水中溶解氧
检测原理
碘量法是传统的溶解氧检测方法,其原理如下:
生成氢氧化锰沉淀:
在水中加入硫酸锰及碱性碘化钾溶液,生成氢氧化锰沉淀。
氢氧化锰性质极不稳定,迅速与水中溶解氧反应生成硫酸锰。
析出碘:
15分钟后加入浓硫酸,使棕色沉淀与溶液中所加入的碘化钾发生反应,析出碘。
溶解氧越多,析出的碘也越多,溶液的颜色也就越深。
滴定:
用移液管取一定量的反应完毕的水样,以淀粉做指示剂,用标准溶液滴定。
根据滴定结果计算出水样中溶解氧的含量。
适用场景
实验室分析:适用于需要高精度检测的实验室环境。
水质评估:用于评估水体的溶解氧含量,特别是在水质研究中。
优点与缺点
优点:检测结果准确,适用于低浓度溶解氧的检测。
缺点:步骤繁杂,不适合现场测定,检测时间较长。在水藻繁生的水体中,由于光合作用使放氧量增加,可能使水中的氧达到过饱和状态,此时用碘量法测定水中溶解氧比较困难,测定结果不够准确。
二、电极极谱法测定水中溶解氧
检测原理
电极极谱法是一种基于电化学原理的溶解氧检测方法,其原理如下:
扩散电流:
两极间加恒定电压,电子由阴极流向阳极,产生扩散电流。
在一定温度下,扩散电流与溶解氧浓度成正比。
定量关系:
建立电流与溶解氧浓度的定量关系。
仪器将电流计读数自动转换为溶解氧浓度,并在屏幕上显示溶解氧值。
适用场景
现场检测:适用于现场快速检测,操作简单快捷。
工业应用:用于工业废水处理、市政污水处理等场景。
优点与缺点
优点:步骤简单快捷,仪器价格相对较为低廉,属国家标准方法。
缺点:随着氧气的消耗会在膜和电极上产生污垢,形成氧气梯度会降低反应速度。如果半透膜损坏,电解液容易被污染,会造成电池电势漂移,而漂移会被错误地显示为水样中溶解氧的浓度,因此需定期更换电解液及半透膜。
三、荧光法LDO测定水中溶解氧
检测原理
荧光法LDO是一种基于荧光原理的溶解氧检测方法,其原理如下:
激发荧光:
调制的蓝光照到荧光物质上使其激发,并发出红光。
由于氧分子可以带走能量(猝息效应),所以激发红光的时间和强度与氧分子的浓度成反比。
相位差测量:
采用与蓝光同步的红色光源作为参比,测量激发红光与参比光之间的相位差。
与内部标定值对比,从而计算出氧分子的浓度,经过一些处理,输出溶解氧。
适用场景
现场检测:适用于现场快速检测,响应时间快。
高精度检测:适用于需要高精度检测的实验室和工业应用。
优点与缺点
优点:步骤简单快捷,无需标定,响应时间快,测量结果稳定,对流量没有要求,无干扰,减少清洗频率,维护量低。
缺点:仪器价格相对较高,不属于国家标准方法。
总结
溶解氧检测方法多种多样,选择合适的方法需要根据具体的检测需求和应用场景。碘量法适用于实验室高精度检测,但步骤繁杂,不适合现场快速检测;电极极谱法操作简单快捷,适合现场检测,但需定期维护;荧光法LDO响应时间快,测量结果稳定,适合高精度检测,但仪器价格较高。通过科学合理的检测方法选择,可以有效提高检测效率和数据准确性,为水质管理和污染控制提供有力支持。