随着当今工农业的迅猛发展，大量的工业废水向江河湖海排放，同时，我国城市生活污水大约有80%未经处理直接排放，小城镇及广大农村生活污水大多处于无序排放状态，使得许多地方的水质日益恶化，水污染和水资源短缺日益严重，所以迫切需要对污水进行及时监控和有效处理。同时，在工业生产活动中，电力企业属于重点安全监控企业，其生产运行的状态由其工质水及蒸汽决定，因此控制电力企业中的水汽质量也尤为重要。水中溶解氧含量是进行水质监测时的一项极其重要的指标。在电力企业中，溶解氧对金属腐蚀具有一定的表征意义，因此测定水中的低含量溶解氧是电力行业内用以判断金属氧腐蚀程度的一个参考指标，具有十分重要的指导性意义。


溶解氧是指溶解于水中分子状态的氧，即水中的O2，常用符号DO表示。溶解氧的主要来源是水中溶解氧未饱和时，大气中的氧气向水体中渗入而导致水中含氧。溶解氧会随着温度、气压、含盐量的变化而变化，一般说来，温度越高，溶解的盐分越大，水中的溶解氧越低；气压越高，水中的溶解氧越高。


1、低含量溶解氧检测的现状


在电力行业中，溶解氧是电厂汽水水质评价中最重要的指标。氧腐蚀是锅炉系统中最常见和严重的腐蚀。根据GB12145-2016《火力发电机组及蒸汽动力设备水汽质量标准》，5.9 Mpa以上锅炉，还原性全挥发处理工艺的锅炉给水的溶解氧含量要求≤7 ppb；氧化性全挥发处理工艺的锅炉给水的溶解氧含量≤10 ppb。一般企业通常在除氧器进出口设置溶解氧监测点，可以有效地监督除氧器的运行状况、去除效率以及分析热力系统的氧腐蚀情况，也能弥补仅在省煤器入口监测给水溶解氧监督的不足。省煤器入口的解氧监测是保证给水的水质，溶解氧过高将发生省煤器管道被氧的腐蚀产物堵塞而发生爆管情况。凝结水溶氧高会对整个汽水循环系统造成腐蚀，降低换热设备的工作效率，缩短设备的寿命，使机组不能安全稳定地运行。如河南某发电厂为控制氧腐蚀现象，在除氧器入口出口、省煤器入口、主蒸汽出口和凝泵出口设置了多个溶解氧监测点，可见溶解氧的测定对汽水系统安全运行的重要程度。而目前在国标GB 12157-2007中，对于低含量溶解氧的测定，还是以靛蓝二磺酸钠比色法为主，该方法对于现场测定而言，存在一定的难度，而且操作繁琐，色阶容易失效，工作效率低，且对人员要求高，受干扰因素很多。随着现代检测技术发展，采用溶解氧测定仪测定水中溶解氧含量已在实际工作中得到应用，该方法与其他方法相比，无废液产生，有利于环境保护，符合目前国家节能减排的整体要求。


2、氧电极法测定原理


氧电极由两个与支持电解质相接触的金属电极及选择性薄膜组成。选择性透氧膜只能透过氧和一定数量的其他气体，水和可溶解物质不能透过。当水流过氧电极表面时，水中的氧通过薄膜向电极内扩散，在阴极上被还原，产生电流。在一定的温度下，该电流与水中氧的分压（或浓度）成正比。电流通过数据处理在显示屏上显示出水中溶解氧浓度。

3、电极的选择


工业用水与电站锅炉用水有明显不同，其溶解氧含量存在较大的数量级差异，因此对氧电极的灵敏程度要求不同，故针对不同氧含量的水样，应选择不同量程的电极进行，通常以200μg/L为界限，分别选择一般灵敏度与高灵敏度的氧电极。


4、测定步骤


测定时应当根据被测水样中的溶解氧浓度和测量要求，选择合适的仪器型号。测定一般水样和溶解氧含量较高的样品，如溶解氧浓度大于等于0.2 mg/L时，可选用不同量程的常规溶解氧测量仪直接测定；当测定溶解氧含量较低的水样时，如溶解氧浓度小于200μg/L时，应当选用高灵敏度微量溶解氧测量仪，并带有相应的取样装置，以隔绝空气中氧的干扰。当仪器响应慢、数值显示不稳定时，应当配置零氧溶液，判定仪表性能。当反应性能和零值误差不满足要求时，应及时清洗电极内腔，并更换电极中的电解质和电极薄膜。电极薄膜在更换后和使用中应当始终保持表面平整，没有气泡，否则需要重新更换安装。测定步骤一般可根据水中溶解氧含量的大小，分为一般溶解氧浓度的测定与低含量溶解氧的测定，对于200μg/L以下低含量溶解氧的测定，要求在流通池内进行，以隔绝空气中氧的干扰。对溶解氧含量较高的水样，可直接测定。


4.1高含量溶解氧的测定


将电极浸入样品，不能有空气泡截留在膜上，停留足够的时间，待电极温度与水温达到平衡，且数字显示稳定时读数。电极膜接触样品时，样品要保持一定的流速，防止与膜接触的瞬间将该部位样品中的溶解氧耗尽，使读数发生波动。


对于流动样品，应检查水样是否有足够的流速，若水流速低于0.3 m/s，需在水样中往复移动探头，或者取分散样品进行测定。


对于分散样品，容器能密封以隔绝空气并带有搅拌器。将样品充满容器至溢出，密闭后进行测量。调整搅拌速度，使读数达到平衡后保持稳定，并不得夹带空气。


4.2低浓度水样的测定


当测定溶解氧含量较低的水样时，应配备相应的流通池，以隔绝空气中氧的干扰。氧电极使用前，一般需要数分钟或更长时间极化，极化后再连接水样进行测定。


将氧电极放入流通池中，旋紧或压紧，保证密闭无泄露。将随机配带的排水口和进水口连接管与流通池连接好，并将进水口与被测水样的取样管连接好，保证密闭无泄漏。


调节水样流速，以符合仪器要求。被测水样的温度需符合仪器要求。


根据被测水样溶解氧的含量，选择合适的量程，启动测量开关进行测定。读数趋于稳定时，记录数据。