Кислород (O) | Snab365

Что влияет на работу датчика do

Надо сказать, что мембранные зонды легко поддаются высокой межфазной турбулентности. Такие рабочие условия могут существенно сократить срок службы датчика, содержащего таллий, поскольку высокая турбулентность сметает ионы таллия, вызывая, тем самым, истощение электрода.

Между тем, известно, что растворённые органические материалы не взаимодействуют с выходным сигналом датчиков растворённого кислорода, а неорганические соли, в свою очередь, являются фактором, влияющим на работу электродов. Как мы уже говорили, при использовании датчиков с мембранами в солевых растворах мы должны применить поправочный коэффициент к выходному сигналу. Зонд с таллием требует наличия солей в концентрациях, обеспечивающих минимальную проводимость около 200 микрометров.

Двумя основными газами, препятствующими процессу измерения количества растворённого кислорода с помощью мембранного зонда, являются хлор и сероводород. Соединения серы, такие как сероводород, диоксид серы и меркаптаны, вызывают ошибочные результаты, демонстрируемые таллиевым датчиком. Галогены не мешают нормальной работе таллиевого зонда.

При низких концентрациях растворенного кислорода изменения pH ниже 5 и выше 9  единиц оказывают влияние на работу датчика с таллием. Это вмешательство составляет около ±0,5 мг/л DO на единицу pH. На характеристики мембранных зондов изменения pH не влияют.

Также следует знать, что серьёзным ограничением в использовании таллиевого зонда является тот факт, что таллий довольно токсичен, и вы должны проявлять осторожность. Мембранные зонды лишены этого недостатка. Поскольку весь кислород, который проходит через мембрану, вступает в реакцию, и поскольку количество кислорода, проходящего через мембрану, является функцией парциального давления кислорода в растворе, этот метод фактически измеряет парциальное давление кислорода в растворе.

Он не измеряет фактическую концентрацию кислорода в растворе. По этой причине мы должны корректировать показания концентрации DO, полученные с помощью этого метода, когда какое-либо вещество, например соль, растворяется в воде. Как мы упоминали выше, растворённая соль уменьшит количество отверстий, доступных для переноса кислорода, и, следовательно, снизит фактическую концентрацию кислорода без изменения его парциального давления в растворе.

Базовый метод определения концентрации растворённого кислорода в воде

Разберём второй метод измерения DO, который считается базовым. В нём используется система электродов, состоящая из электрода сравнения и измерительного электрода с таллием. Полупроницаемая мембрана здесь не используется, электродную систему  погружают непосредственно в образец и концентрацию кислорода определяют путём измерения потенциала напряжения, возникающего по отношению к электроду сравнения, когда растворённый кислород вступает в контакт с таллиевым электродом.

На поверхности электрода концентрация талловых ионов пропорциональна растворенному кислороду. Потенциал напряжения, развиваемый ячейкой, зависит от концентрации талловых ионов в этом слое и изменяется по мере изменения концентрации растворённого кислорода.

В этой технике используется потенциометрическая система. Измерение концентрации кислорода осуществляется непосредственно в образце. Как и в первом методе, температурная компенсация является обязательной. В обоих методах межфазная динамика на границе раздела зонд-образец является фактором отклика зонда.

Важность поддержания постоянной температуры для измерений do

Некоторые специалисты вместо того, чтобы полагаться на собственный выбор материалов электродов для обеспечения необходимой разности потенциалов на катоде -0,5 В, используют для этого внешний источник потенциала. Этот способ известен как полярографическая система.

В любом случае, мы должны либо поддерживать температуру образца постоянной, либо компенсировать изменение температуры образца. Как правило, первый вариант непрактичен, таким образом, более популярным является второй подход. Правильно подобранный термистор или термометр сопротивления в грамотно спроектированной электрической цепи справляется с температурной компенсацией на отлично.

Воздействие кислорода на здоровье

Всем нужен кислород для дыхания, но воздействие большого количества кислорода в течение длительного времени может вызвать повреждение легких. Вдыхание 50–100% чистого кислорода при нормальном давлении в течение длительного времени вызывает повреждение легких.

Для чего нужно измерять количество растворённого кислорода

Возьмём простой пример –  контроль качества пресной воды для рекреационных целей, таких как плавание и рыбалка. В этом случае мы должны поддерживать в воде высокое содержание DO. Если уровень растворённого кислорода упадет слишком низко, то рыба задохнется, кроме того, условия в воде станут благоприятными для роста вредных бактерий.

При очистке сточных вод твёрдые частицы, находящиеся в воде, могут оседать в больших резервуарах. Чтобы ускорить разложение этих частиц, в резервуары добавляют  растворы, богатые бактериями. Для нормального протекания процесса разложения требуется определённый оптимальный уровень DO, он поддерживается за счет механической аэрации так называемого «активного ила» – пропитанного бактериями содержимого бассейнов.

Если уровень растворённого кислорода в воде падает слишком низко, бактерии погибают и разложение прекращается, в свою очередь, если уровень DO является чрезмерным, то затрачивается гораздо больше энергии, чем необходимо для аэрации, и процесс становится слишком дорогостоящим.

Еще один яркий пример важности роли DO – контроль качества подпиточной воды котла. Поскольку присутствие кислорода в воде усиливает коррозию и вызывает образование накипи в котле, препятствующей передаче тепла, в этом случае очень желательно поддерживать концентрацию DO на минимальном уровне.

Количество кислорода, которое может удерживаться в определённом объёме воды, зависит от давления атмосферного кислорода на границе раздела воздух-вода, температуры жидкости и степени концентрации других веществ, растворённых в воде.

Кислород и вода

Кислород является самым распространенным элементом на Земле, в том числе потому, что он входит в состав молекулы воды. Общее содержание кислорода в морской воде составляет 85,7%.

Газообразный кислород не реагирует с водой. Однако он растворим в воде и действует как окислитель. Окисление органических веществ в воде кислородом также возможно. В основном это биологический процесс. Для каждого из веществ можно составить уравнение окислительно-восстановительной реакции с помощью электронного баланса.

Атом кислорода очень реакционноспособен и образует оксиды со всеми другими элементами, кроме гелия, неона, аргона и криптона. К ним относятся многочисленные соединения, реагирующие с водой.

Методы измерения растворённого в воде кислорода

В основном есть два общих метода измерения DO. В каждом из них используется электродная система, в которой растворённый кислород «проявляется» на катоде, производя измеримый электрохимический эффект. Этот эффект может быть гальваническим, полярографическим или потенциометрическим.

В одном из методов измерения кислорода, растворённого в воде, используется ячейка типа Кларка, которая представляет собой систему электродов, отделенную от потока пробы полупроницаемой мембраной. Эта мембрана позволяет кислороду, растворённому в образце, проходить через него к системе измерительных электродов.

Катод представляет собой водородный электрод и несет отрицательный приложенный потенциал по отношению к аноду. Электролит окружает электродную пару и удерживается мембраной. В отсутствие реагента катод поляризуется водородом, и сопротивление току становится бесконечным. Когда присутствует реагент, такой как кислород, прошедший через мембрану, катод деполяризуется и электроны расходуются.

Анод электродной пары должен реагировать с продуктом реакции деполяризации с соответствующим высвобождением электронов. В результате пара электродов позволяет току течь прямо пропорционально количеству кислорода или реагента, поступающего в систему. Таким образом, величина тока прямо указывает нам на количество кислорода, поступающего в систему.

Применение

Кислород можно отделить от воздуха путем фракционного сжижения и дистилляции. Основные виды применения кислорода в порядке важности:

1. Разжижение, рафинирование и производство стали и других металлов;
2. Производство химикатов путем контролируемого окисления;
3. Производство ракетного топлива;
4. Медико-биологическое обеспечение жизнеобеспечения;
5. Добыча, производство и производство изделий из камня и стекла.

В химической промышленности кислород вступает в реакцию с этиленом с образованием этиленоксида, который используется в антифризах и изделиях из полиэфира. Поскольку кислород очень реактивен, он может разрушать загрязняющие вещества или действовать как отбеливающий агент. Кислород также используется в виде озона, например, для дезинфекции питьевой воды.

Растворимость — кислород
— большая энциклопедия нефти и газа, статья, страница 3

Растворимость кислорода и / или его соединений в воде

Растворимость кислорода при 25 C и давлении 1 бар составляет 40 мг на килограмм воды. Растворимость кислорода сильно зависит от температуры и уменьшается при повышении температуры. 

Растворимость некоторых газов в воде (при t от 0 до 100 гр.c). — таблицы