CN112067681A - 一种微量溶解氧测定仪的校准系统和校准方法 - Google Patents

一种微量溶解氧测定仪的校准系统和校准方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种微量溶解氧测定仪的校准系统及其校准方法，其中校准系统包括恒温曝气装置、水处理系统和标准溶解氧电极，所述的恒温曝气装置的进水口连接超纯水出口，恒温曝气装置的出水口连接水处理系统，恒温曝气装置的出水口和水处理系统之间设置流量计；水处理系统为封闭系统，设置有还原剂进料口和出气孔；本发明的微量溶解氧测定仪的校准系统，是在恒定温度下直接向超纯水中曝气，使水中的氧气达到饱和状态，由于特定温度和大气压下，水中的饱和溶解氧为固定值；然后通过加入还原剂反应掉定量的氧气，使水中的剩余氧含量为特定值，然后经标准溶解氧电极测试后再由被测仪器检测，将标准溶解氧电极的测定值作为标准值，来校准被检仪器。

Description

一种微量溶解氧测定仪的校准系统和校准方法
技术领域
本发明涉及仪器校准技术领域，具体说是一种微量溶解氧测定仪的校准系统和校准方法。
背景技术
由于水中微量氧的存在，会对生产过程产生较大影响，故水中微量氧的准确测量意义重大。而微量溶解氧测定仪就是测定水中微量溶解氧的含量的仪器，广泛应用于电力、电子、化工等行业中。目前水中微量氧的常规检测方法是微量溶解氧测定仪法，该方法能实现快速测量，但是在测量之前需要对微量溶解氧测定仪进行校准，因为测量数据的准确性关键在于微量溶解氧测定仪的准确性。
目前微量溶解氧仪的检定校准装置主要有两种，一种是基于法拉第电解法而制作的，另一种是标准气体法，其中基于法拉第电解法而制作的技术原理是水流经本底氧水处理系统，水中的氧气被处理掉，然后流经法拉第电解池(即标准氧发生装置)，通过控制电量产生定量的氧气溶解到水中，到达内置溶解氧电极，然后串联到被测溶解氧仪中，流出的水再循环到这个密闭系统里；标准气体法如DL/T 1002-2006《微量溶解氧仪标定方法》和美国ASTM的标准气体法等。上述两种方法的不同点在于标准氧发生装置，第一种是电解产生氧，第二种是通入气体氧；两种装置的前处理基本相同，通入的都是经过处理的本底氧水。
上述两种装置都需要经过处理的本底氧水，也就是将水中原有的氧气全部去除，而去除水中原有的氧气需要的严格的密闭环境；另外对于样品流经电极的流速有严格的限定，如一般需要将流速设定在(15～20)mL/min，平衡时间也需根据经验确定，因此目前微量溶解氧仪的检定校准装置的系统复杂，制作成本高，并且校准需要人为掌握平衡时间，校准精度低。
发明内容
为解决目前微量溶解氧仪的检定校准装置的系统复杂，制作成本高，并且校准需要人为掌握平衡时间，校准精度低的问题，本发明的目的是提供一种微量溶解氧测定仪的校准系统和校准方法。
本发明为实现上述目的，通过以下技术方案实现：
一种微量溶解氧测定仪的校准系统，包括恒温曝气装置、水处理系统和标准溶解氧电极，所述的恒温曝气装置的进水口连接超纯水出口，恒温曝气装置的出水口连接水处理系统，恒温曝气装置的出水口和水处理系统之间设置流量计；水处理系统为封闭系统，设置有还原剂进料口和出气孔。
优选的，恒温曝气装置还和鼓泡器连接。
优选的，恒温曝气装置的温度为15.0℃～25.0℃。
进一步优选的，恒温曝气装置的温度为20.0℃。
本发明还包括利用上述微量溶解氧测定仪的校准系统进行校准的方法，包括以下步骤：
①超纯水流入恒温曝气装置，然后向恒温曝气装置通氧，使其中的超纯水中的氧气达到饱和状态，然后经流量计流入水处理系统，并计算流入水处理系统中超纯水的量；
②向水处理系统中的超纯水中加入一定量N2H4(还原剂)，去除超纯水中一定的氧气，使超纯水中剩余的氧气为特定值；
N2H4添加时先称重然后在水处理系统设置的还原剂进料口处直接添加；
或者在还原剂进料口设置流量计，因为肼是液态的，通过控制流量来实现定量加入。
③标准溶解氧电极测定超纯水中剩余的氧气量，然后被测仪器测定超纯水中剩余的氧气量，其中标准溶解氧电极测定值作为标准值，用来校准被测仪器。
优选的，流量计的流速为90mL/min～110mL/min。
进一步优选的，流量计的流速为100mL/min。
本发明相比现有技术具有以下优点：
现有的微量溶解氧测定仪的校准系统，需要将水中的氧气去除，再通入/电解产生氧气，根据通入/电解产生氧气的量进行校准；而本发明的微量溶解氧测定仪的校准系统，构思巧妙，是在恒定温度下直接向超纯水中曝气，使水中的氧气达到饱和状态，由于特定温度和大气压下，水中的饱和溶解氧为固定值；然后通过加入还原剂反应掉定量的氧气，使水中的剩余氧含量为特定值，然后经标准溶解氧电极测试后再由被测仪器检测，将标准溶解氧电极的测定值作为标准值，来校准被检仪器。
本发明的微量溶解氧测定仪的校准方法，仅需要一个简单的恒温曝气装置、水处理系统和一种化学试剂，操作简单，成本低廉，并且还原剂与氧气反应产生的是氮气和水，对操作环境安全，无副作用。
具体实施方式
本发明的目的是提供一种微量溶解氧测定仪的校准系统和校准方法，通过以下技术方案实现：
一种微量溶解氧测定仪的校准系统，包括恒温曝气装置、水处理系统和标准溶解氧电极，所述的恒温曝气装置的进水口连接超纯水出口，恒温曝气装置的出水口连接水处理系统，恒温曝气装置的出水口和水处理系统之间设置流量计；水处理系统为封闭系统，设置有还原剂(N2H4)进料口和出气孔。
优选的，恒温曝气装置还和鼓泡器连接。
优选的，恒温曝气装置的温度为15.0℃～25.0℃。
进一步优选的，恒温曝气装置的温度为20.0℃。
本发明还包括利用上述微量溶解氧测定仪的校准系统进行校准的方法，包括以下步骤：
①超纯水流入恒温曝气装置，然后向恒温曝气装置通氧，使其中的超纯水中的氧气达到饱和状态，然后经流量计流入水处理系统，并计算流入水处理系统中超纯水的量；
②向水处理系统中的超纯水中加入一定量N2H4，去除超纯水中一定的氧气，使超纯水中剩余的氧气为特定值；
反应方程式为：N2H4+O2＝N2+2H2O；
可以看出需要消耗氧气的质量与加入的N2H4的质量相等，通过流量计控制水流在90～110mL/min，优选为100mL/min，并且N2H4的加入也通过流量计控制。
N2H4在计算添加量时为纯肼的添加量，在实际试验时如纯肼不易买到，可以添加肼溶液，相应的添加量根据浓度进行换算即可。
N2H4添加时可以先称重然后在水处理系统设置的还原剂进料口处直接添加，或者在还原剂进料口设置流量计，因为肼是液态的，可以通过控制流量来实现定量加入。
③标准溶解氧电极测定超纯水中剩余的氧气量，然后被测仪器测定超纯水中剩余的氧气量，其中标准溶解氧电极测定值作为标准值，用来校准被测仪器。
在101.3kPa下15.0℃～25.0℃下清水饱和溶解氧值与温度关系的对照如表1所示。
表1清水饱和溶解氧值与温度关系
温度(℃) 溶解氧(mg/L) 温度(℃) 溶解氧(mg/L)
15.0 10.08 21.0 8.90
16.0 9.86 22.0 8.73
17.0 9.66 23.0 8.57
18.0 9.46 24.0 8.41
19.0 9.27 25.0 8.25
20.0 9.09
以下结合具体实施例来对本发明作进一步的描述。
实施例1
15.0℃，101.3kPa时水中的饱和氧含量为10.08mg/L，即10080ug/L，若想得到80ug/L的水中氧，则每升水中需要反应掉10000ug的氧气，需要加入10000ug的N2H4。
实施例2
25.0℃，101.3kPa时水中的饱和氧含量为8.25mg/L，即8250ug/L，若想得到50ug/L的水中氧，则每升水中需要反应掉8200ug的氧气，需要加入8200ug的N2H4。
实施例3
18.0℃，101.3kPa时水中的饱和氧含量为9.46mg/L，即9460ug/L，若想得到60ug/L的水中氧，则每升水中需要反应掉9400ug的氧气，需要加入9400ug的N2H4。
实施例4
20.0℃，101.3kPa时水中的饱和氧含量为9.09mg/L，即9090ug/L，若想得到90ug/L的水中氧，则每升水中需要反应掉9000ug的氧气，需要加入9000ug的N2H4。
实施例5
实施例1～4的操作可以采用以下微量溶解氧测定仪的校准系统进行，所述校准系统包括恒温曝气装置、水处理系统和标准溶解氧电极，所述的恒温曝气装置的进水口连接超纯水出口，恒温曝气装置的出水口连接水处理系统，恒温曝气装置的出水口和水处理系统之间设置流量计；水处理系统为封闭系统，设置有进料口和出气孔。
另外恒温曝气装置还可以和鼓泡器连接。
利用上述微量溶解氧测定仪的校准系统进行仪器校准的方法，包括以下步骤：
①超纯水流入恒温曝气装置，然后向恒温曝气装置通氧，使其中的超纯水中的氧气达到饱和状态，然后经流量计流入水处理系统，并计算流入水处理系统中超纯水的量；
②向水处理系统中的超纯水中加入一定量N2H4，去除超纯水中一定的氧气，使超纯水中剩余的氧气为特定值；
N2H4添加时可以先称重然后在水处理系统设置的还原剂进料口处直接添加，或者在还原剂进料口设置流量计，因为肼是液态的，可以通过控制流量来实现定量加入。
③标准溶解氧电极测定超纯水中剩余的氧气量，然后被测仪器测定超纯水中剩余的氧气量，其中标准溶解氧电极测定值作为标准值，用来校准被测仪器。
其中流量计的流速为90～110mL/min，优选流速为100mL/min。

Claims (9)

1.一种微量溶解氧测定仪的校准系统，其特征在于：包括恒温曝气装置、水处理系统和标准溶解氧电极，所述的恒温曝气装置的进水口连接超纯水出口，恒温曝气装置的出水口连接水处理系统，恒温曝气装置的出水口和水处理系统之间设置流量计；水处理系统为封闭系统，设置有还原剂进料口和出气孔。
2.根据权利要求1所述的一种微量溶解氧测定仪的校准系统，其特征在于：恒温曝气装置还和鼓泡器连接。
3.根据权利要求1所述的一种微量溶解氧测定仪的校准系统，其特征在于：恒温曝气装置的温度为15.0℃～25.0℃。
4.根据权利要求3所述的一种微量溶解氧测定仪的校准方法，其特征在于：恒温曝气装置的温度为20.0℃。
5.利用权利要求1所述的一种微量溶解氧测定仪的校准系统进行校准的方法，其特征在于：包括以下步骤：
①超纯水流入恒温曝气装置，然后向恒温曝气装置通氧，使其中的超纯水中的氧气达到饱和状态，然后经流量计流入水处理系统，并计算流入水处理系统中超纯水的量；
②向水处理系统中的超纯水中加入一定量N2H4，去除超纯水中一定的氧气，使超纯水中剩余的氧气为特定值；
③标准溶解氧电极测定超纯水中剩余的氧气量，然后被测仪器测定超纯水中剩余的氧气量，其中标准溶解氧电极测定值作为标准值，用来校准被测仪器。
6.根据权利要求5所述的一种微量溶解氧测定仪的校准方法，其特征在于：流量计的流速为90mL/min～110mL/min。
7.根据权利要求5所述的一种微量溶解氧测定仪的校准方法，其特征在于：流量计的流速为100mL/min。
8.根据权利要求5所述的一种微量溶解氧测定仪的校准方法，其特征在于：步骤②中N2H4添加时先称重然后在水处理系统设置的还原剂进料口处直接添加。
9.根据权利要求5所述的一种微量溶解氧测定仪的校准方法，其特征在于：步骤②中在还原剂进料口设置流量计，N2H4添加时，通过控制流量来实现定量加入。
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