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溶解氧儀簡介


日常見到的。溶解氧儀則是測量溶解在水溶液內(nèi)的氧氣的含量。
溶解氧(Oxygen)儀簡明原理
常見的溶解(solubility)儀多采用隔膜電極作換能器,將溶氧濃度(實(shí)際上是氧分壓)轉(zhuǎn)換成電信號,再經(jīng)放大、調(diào)整(包括鹽度、溫度補(bǔ)償),由模數(shù)轉(zhuǎn)換顯示。

溶氧(Oxygen)儀實(shí)用的膜電極有兩種類型:極譜型(Polarography)和原電池型(Galvanic Cell)。極譜型(Polarography):電極中,由黃金(Au)環(huán)或鉑(Pt)金環(huán)作陰極;銀-氯化銀(或汞-氯化亞汞)作陽極。電解液為氯化鉀(Potassium chloride)溶液。陰極外表面覆蓋(Cover)一層透氧薄膜。薄膜可采用聚四氟乙烯、聚氯乙烯、聚乙烯、硅橡膠等透氣材料。陰陽兩電極之間外加0.5~1.5伏的    極化電壓。有的極化電壓為0.7伏。當(dāng)溶解氧透過薄膜到達(dá)黃金陰極表面,在電極上發(fā)生如下反應(yīng)。

陰極被還原:O2+2H2O+4e→4OHˉ
同時,陽極被氧化:4Clˉ+4Ag-4e→4AgCl

在正常情況下,上述還原-氧(Oxygen)化反應(yīng)產(chǎn)生的擴(kuò)散電流(Electron flow)i∞之值與溶氧濃度成正比??捎孟率奖硎荆?
i∞=nFA(Pm/L)Cs
式中:i∞-穩(wěn)定狀態(tài)的擴(kuò)散電流(Electron flow)
n-得失電子數(shù)
F-法拉第常數(shù)(96500 庫侖)
A-陰極表面積(平方厘米)
Pm-薄膜的滲透系數(shù)(厘米2/秒)
L-薄膜(薄而軟的透明薄片)的厚度(厘米)
Cs-溶解氧(dissolved oxygen)濃度(ppm)

當(dāng)電極(electrode)結(jié)構(gòu)和薄膜確定之后,式中
  A、P
  M、
  L、n等均為常數(shù)。溶解氧測定儀是測定水中溶解氧的裝置,工作原理是氧透過隔膜被工作電極還原,產(chǎn)生與氧濃度成正比的擴(kuò)散電流,通過測量此電流,得到水中溶解氧的濃度。令K= nFA(Pm/L),則上式中:i∞=KCs。

因此可見,只要測得擴(kuò)散電流i∞,即可測得溶解氧(dissolved oxygen)濃度。為消除溫度、鹽度和氣壓因素(factor)影響,各型號產(chǎn)品采用各自技術(shù)進(jìn)行補(bǔ)償。

原電池型(Galvanic Cell):當(dāng)外界氧分子透過薄膜進(jìn)入電極(electrode)內(nèi)相到達(dá)陰極的三相界面時,產(chǎn)生下式反應(yīng)。

銀陰極被還原:O2+2H2O+4e→4OHˉ
同時,鉛陽極被氧化:2Pb+2KOH+4OHˉ-4e→2KHPbO2+2H2O
即:氧在銀陰極(cathode )上被還原為氫氧根離子,并同時向外電路獲得電子;鉛(外觀:帶藍(lán)色的銀白色)陽極被氫氧化鉀溶液腐蝕,生成鉛酸氫鉀,同時向外電路輸出電子。接通外電路之后,便有信號電流(Electron flow)通過,其值與溶氧濃度成正比。

環(huán)境影響
適當(dāng)?shù)娜苎鯇玫乃|(zhì)是必不可少的,所有的生命形態(tài)(pattern)都需要氧。溶解氧測定儀是水質(zhì)檢測一項(xiàng)非常重要的指標(biāo)。天然的溪水凈化過程要求有恰當(dāng)?shù)难鹾抗┙o有氧生命形態(tài)。如水中的氧含量低于5.0mg/L,水生物生存就有困難,濃度越低越困難。如氧含量低于1-2mg/L并持續(xù)幾小時將導(dǎo)致水生物大批死亡。

應(yīng)用場合
溶氧(Oxygen)電極可用來測量用來對氧含量會影響反應(yīng)速度、流程效率(efficiency)或環(huán)境的流程進(jìn)行監(jiān)控:如水產(chǎn)養(yǎng)殖、生物反應(yīng)、環(huán)境測試(湖、溪、海洋)、水/廢水處理、葡萄酒生產(chǎn)(Produce)。

溫度(temperature)補(bǔ)償
對標(biāo)準(zhǔn)溶氧(Oxygen)測量說,溫度影響到氧的溶解度和擴(kuò)散速度,因此必須進(jìn)行溫度補(bǔ)償。

鹽度修正
溶解鹽的存在限制了可溶解于水的氧的含量。氧的濃度和分壓之間的關(guān)系隨著每份樣品溶液鹽度的不同而變化,因此多數(shù)的儀表制造商提供人工調(diào)節(jié)鹽度來修正由離子濃度不同而造成的變化。

生化需氧量(BOD)
BOD 測試一般用于污水處理廠,水處理廠需要知道微生物分解有機(jī)物質(zhì)時從水中消耗的氧的量,這點(diǎn)很重要。該測試可使水處理廠確定水處理的效力或仍然存在的污染(pollute)量。通過測量特定培養(yǎng)期起始及終止時溶解于樣品內(nèi)的氧的含量可以確定廢水、排出液和污水的相對需氧量??赏ㄟ^測出時間1的溶氧(T1),減去時間2的溶氧(T2);將該數(shù)值乘以**終樣品體積(volume)(VF)并除以**初樣品體積(V)來計(jì)算出BOD。   BOD (mg/L) = (T1 – T2)VF/V

故障處理
使用極譜式電極時,校正或測量(cè liáng)前要預(yù)熱**少15-30分鐘。

為確保膜的電解液內(nèi)沒有氣泡,ASI膜帽在設(shè)計(jì)(Design)上要求在裝上膜頭時要排除掉所有液腔內(nèi)的空氣。

膜表面上不能留有任何氣泡,否則它會將氣泡當(dāng)作氧(Oxygen)飽和樣品進(jìn)行讀數(shù)。ph計(jì)是指用來測定溶液酸堿度值的儀器,是一種常見的分析儀器,廣泛應(yīng)用在農(nóng)業(yè)、環(huán)保和工業(yè)等*域。土壤pH值是土壤重要的基本性質(zhì)之一。

即使使用的是帶有自動溫度(temperature)補(bǔ)償?shù)膬x表,也要在接近樣品溶液的溫度下校正電極。電極應(yīng)在空氣中校正,以空氣作為100%的飽和溶解氧(dissolved oxygen)標(biāo)準(zhǔn)點(diǎn)。