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水质分析仪的工作原理介绍 2012-03-13 来源：中国化工仪器网为了保护水环境，必须

加强对污水排放的监测，水质分析仪就是一个非常好的监测工具。检测点的设计和检测仪表

（主要是水质分析仪）的质量对水环境监测起着至关重要的作用，下面是拜力生物结合某一

污水处理厂的设计谈谈水质分析仪工作方面体会。

水质分析仪的工作原理介绍 ------ 污水处理厂使用的水质分析仪有两种： pH 计和溶氧分

析仪。

一、 pH 计（水质分析仪）的工作原理

水的 pH 值随着所溶解的物质的多少而定，因此 pH 值能灵敏地指示出水质的变化情况。

pH 值的变化对生物的繁殖和生存有很大影响，同时还严重影响活性污泥生化作用，即影响

处理效果，污水的 pH 值一般控制在 6.5～7 之间。水在化学上是中性的，某些水分子自发地

按照下式分解： H2O=H OH- ，即分解成氢离子和氢氧根离子。在中性溶液中，氢离子 H 和

氢氧根离子 OH-的浓度都是 10-7mol/l ，pH 值是氢离子浓度以 10 为底的对数的负数： pH=-log ，

因此中性溶液的 pH 值等于 7。如果有过量的氢离子，则 pH 值小于 7，溶液呈酸性；反之，

氢氧根离子过量，则溶液呈碱性。 pH 值通常用电位法测量，通常用一个恒定电位的参比电

极和测量电极组成一个原电池，原电池电动势的大小取决于氢离子的浓度，也取决于溶液的

酸碱度。该厂采用了 CPS11 型 pH 传感器和 CPM151 型 pH 变送器。测量电极上有特殊的对

pH 反应灵敏的玻璃探头，它是由能导电、能渗透氢离子的特殊玻璃制成，具有测量精度高、

抗干扰性好等特点。当玻璃探头和氢离子接触时，就产生电位。电位是通过悬吊在氯化银溶

液中的银丝对照参比电极测到的。 pH 值不同，对应产生的电位也不一样，通过变送器将其

转换成标准 4～20mA 输出。

二、溶氧分析仪（水质分析仪）的工作原理

水中的氧含量可充分显示水自净的程度。对于使用活化污泥的生物处理厂来说，了解曝

气池和氧化沟的氧含量非常重要，污水中溶氧增加，会促进除厌氧微生物以外的生物活动，

因而能去除挥发性物质和易于自然氧化的离子，使污水得到净化。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。麦该厂采用了 COS4 型溶氧传感器和 COM252 型溶氧变送器。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。以 COS4 氧量测量传感器为例。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。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： O2 2H2O 4e-?4OH-。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，电流的大小与被测图 1pH 测量电极（左）和参比电极（右）

的结构图 2 三电极 COS 溶氧传感器结构图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。 COS4

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