氧气测量的一些基本知识

氧气测量过程中，通常分为气态氧和溶解态氧。

深圳市合创智控科技最新研发了多种可以测气态氧，也可测溶解氧的传感设备。

【1】气态氧的单位：

Oxgen Unit

气态氧的单位，通常用以下几类类单位表示：

1 质量/体积浓度，mg/m³，表示单位体积内所含氧气的质量；

2 ppm，每百万体积单位内所含氧气的体积数；（ppb，1ppm=1000ppb）；

3 氧分压含量百分比，单位体积混合气体中氧气含量分压的大小；

4 空气饱和氧百分比；定义某种状态下氧气占标准状态下空气氧的百分比例；

其中：浓度单位ppm与mg/m3的换算：

按下式计算：   mg/m3=M/22.4·ppm·[273/(273+T)]*（Ba/101325）

式中：    M----为气体分子量   ppm----测定的体积浓度值   T----温度   Ba----压力  

【2】溶解氧：

溶解氧指空气中的分子态氧，溶解于水中，称为溶解氧（DO）。

溶解氧的单位表示：

1 氧分压（mmHg）；

2 百分饱和度（%）；

3 氧浓度（mg/L或ppm/ppb）

1 氧分压：

溶解氧含量用氧分压来描述。氧分压是表示溶解氧含量最常用、最基本的方法。

根据亨利定律的定义，我们可以得到P=（PO2+PH2O）×0.209，

（P代表总压；PO2描述氧气分压（mmHg）；PH2O描述水蒸气的分压；0.209为空气中的氧气含量，为常数。）

2 溶解氧的含量用饱和度百分数表示。

曝气发酵过程非常复杂，不能直接得到氧分压值。在这种情况下，表示溶解氧含量最合适的方法是采用饱和百分数法。例如，我们规定校准时溶解氧为100%，当氧含量为0时，定义为0%。在反应过程中，所测溶解氧含量为标定时间的百分比；

（意义为：测定的氧浓度与相同温度压力条件下饱和氧浓度的比值）

3 溶解氧含量用氧浓度表示。

根据亨利定律，氧浓度与氧分压呈正相关关系。表示方法为C=PO2×a，C为氧浓度，单位为mg/L；PO2为氧分压；a为溶解度系数，单位为mg/mmHg·L。由上式可知，溶解度系数a与温度和溶液浓度有关。如果温度恒定，a就是常数，在这种情况下，可以测量氧的浓度。该方法不常用于再发酵工程，但常用于水处理；

水体中溶解氧的含量，与哪些因素相关呢？

1 水中溶解氧含量，与水体温度，氧分压，盐度等密切相关。

例如，压力不变，则水温越高DO越低；盐度越高，DO越低；温度一定，则气压越高，DO越高；

2 氧气溶于水，是一种可逆的过程，水中的溶氧是不断变化的过程；

3 当氧溶于水中的速度与水中氧逸出的速度相等时，溶解即达成动态平衡。此时水中溶解氧的浓度，我们称之为该条件下下的溶解氧饱和含量。

4 亨利定律：水面上氧分压大小与大气压强有关。

5 溶解氧饱和度%=溶解氧实测含量/实测条件下的溶氧饱和含量*100%

大于100%，称之为过饱和，在水体中，过饱和不会迅速逸出，而是缓慢达成饱和状态；

6 影响溶解氧的溶解速率的因素：

  A 溶解氧的不饱和程度：不饱和程度越大，溶解速率越快；

  B 气液界面面积大小：溶解是发生在气液交界面，增大接触面积，则溶解速率加快；

  C 气液界面更新情况：搅动气液界面，可使溶有较多氧气的界面上的液体迅速离开界面，从而使溶解速率加快，但是过饱和状态时则会  加快逸出；

  D 温度：温度能改变气体分子运动速度，也改变溶解度，一般温度越低，则溶解速度增大；

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