溶解氧测定仪简明原理介绍

常见的溶氧仪多采用隔膜电极作换能器,将溶氧浓度(实际上是氧分压)转换成电信号,再经放大、调整(包括盐度、温度补偿),由模数转换显示。  
  溶氧仪实用的膜电极有两种类型:极谱型(Polarography)和原电池型(Galvanic Cell)。极谱型(Polarography):电极中,由黄金(Au)环或铂(Pt)金环作阴极;银-氯化银(或汞-氯化亚汞)作阳极。电解液为氯化钾溶液。阴极外表面覆盖一层透氧薄膜。薄膜可采用聚四氟乙烯、聚氯乙烯、聚乙烯、硅橡胶等透气材料。阴阳两电极之间外加0.5~1.5伏的    极化电压。有的极化电压为0.7伏。当溶解氧透过薄膜到达黄金阴极表面,在电极上发生如下反应。  
  阴极被还原:O2+2H2O+4e→4OHˉ  
  同时,阳极被氧化:4Clˉ+4Ag-4e→4AgCl  
  在正常情况下,上述还原-氧化反应产生的扩散电流i∞之值与溶氧浓度成正比。可用下式表示:    i∞=nFA(Pm/L)Cs  
  式中:i∞-稳定状态的扩散电流    n-得失电子数  
  F-法拉第常数(96500 库仑)    A-阴极表面积(平方厘米)  
  Pm-薄膜的渗透系数(厘米2/秒)    L-薄膜的厚度(厘米)    Cs-溶解氧浓度(ppm)  
  当电极结构和薄膜确定之后,式中A、Pm、L、n等均为常数。令K= nFA(Pm/L),则上  
  式中:i∞=KCs。    因此可见,只要测得扩散电流i∞,即可测得溶解氧浓度。为消除温度、盐度和气压因素影响,各型号产品采用各自技术进行补偿。  
  原电池型(Galvanic Cell):当外界氧分子透过薄膜进入电极内相到达阴极的三相界面时,产生下式反应。  
  银阴极被还原:O2+2H2O+4e→4OHˉ  
  同时,铅阳极被氧化:2Pb+2KOH+4OHˉ-4e→2KHPbO2+2H2O  
  即:氧在银阴极上被还原为氢氧根离子,并同时向外电路获得电子;铅阳极被氢氧化钾溶液腐蚀,生成铅酸氢钾,同时向外电路输出电子。接通外电路之后,便有信号电流通过,其值与溶氧浓度成正比。  溶解氧仪分类
◆按便携性分为:便携式溶解氧仪,台式溶解氧仪和笔式溶解氧仪。    ◆按用途分为:实验室用溶解氧仪,工业在线溶解氧仪等。  
  ◆按先进程度分为:经济型溶解氧仪,智能型溶解氧仪,精密型溶解氧仪或分为指针式溶解氧仪,数显式溶解氧仪。  
  ◆笔式溶解氧仪,一般制成单一量程,测量范围狭,为专用简便仪器。    便携式和台式溶解氧仪测量范围较广,常用仪器,不同点是便携式采用直流供电,可携带到现场。实验室溶解氧仪测量范围广、功能多、测量精度高。  
  工业用溶解氧仪的特点是要求稳定性好、工作可靠,有一定的测量精度、环境适应能力强、抗干扰能力强,具有模拟里量输出、数字通讯、上下限报警和控制功能等。

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