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>溶氧儀的工作原理是什么呢
技術(shù)文章
溶氧儀的工作原理是什么呢
溶氧儀
(Dissolved oxygen analyzer )是根據(jù)電化學原理,即在含氧的被測電解質(zhì)溶液中的兩個不同金屬電極上,將產(chǎn)生氧化還原反應(yīng),由此生成的擴散電流和溶液中的氧濃度呈一定關(guān)系的原理制作的測量水中氧氣含量的儀器。也有的儀器采用伏安測定中的極譜法,對溶液中的工作電極施加電壓后,其生成的極譜圖上的電流與溶液中的被測物質(zhì)濃度呈一定關(guān)系的原理制作。
溶氧電極可以用來測量現(xiàn)場或?qū)嶒炇覂?nèi)被測樣品水溶液內(nèi)的溶氧含量。由于溶解氧是水的質(zhì)量的主要指標之一,因此溶氧電極可廣泛用于各種場合下的溶氧含量的測量,尤其是養(yǎng)殖水、光合作用和呼吸作用及現(xiàn)場測量。在對溪水和湖水支持生物存活的能力進行評估時,要進行生化需氧量測試(BOD),在消耗氧氣的含有有機物的樣品水溶液變腐時對其進行測量,并確定溶氧濃度和樣品水溶液溫度之間的關(guān)系。其測量范圍:0~5、10、20 mg/L,精度±3%~±5%,響應(yīng)時間30~120 s左右。有在線連續(xù)監(jiān)測和實驗室儀表兩大類。
溶氧儀
適用于各種環(huán)境下的溶氧含量的測量,特別是養(yǎng)殖水、光合作用以及現(xiàn)場測量。很多人對于該儀表的工作原理好奇,那么溶氧儀的工作原理是什么呢?
溶氧儀一般采用隔膜電極作為換能器,將溶氧濃度(實際上是氧分壓)轉(zhuǎn)換成電信號,然后經(jīng)過放大、調(diào)整(包括鹽度、溫度補償) ,由模數(shù)轉(zhuǎn)換顯示。
溶氧儀的電解液為鉀溶液。陰極外表面覆蓋一層透氧薄膜。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。當溶解氧透過薄膜到達黃金陰極表面,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-氧化反應(yīng)產(chǎn)生的擴散電流 i∞之值與溶氧濃度成正比??捎孟率奖硎荆?/div>
i∞=nFA(Pm/L)Cs 式中:i∞-穩(wěn)定狀態(tài)的擴散電流 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-薄膜的厚度(厘米) ;Cs-溶解氧濃度(ppm) 。當電極結(jié)構(gòu)和薄膜確定之后,式中 A、Pm、L、n等均為常數(shù)。令 K= nFA(Pm/L) ,則上式中:i∞=KCs。
通過上述內(nèi)容我們可以知道,只要能夠測得擴散電流 i∞,那么就可以測的溶解氧濃度。而為了消除溫度、鹽度和氣壓因素影響,個型號的產(chǎn)品采用各自技術(shù)進行補償。原電池型(Galvanic Cell):當外界氧分子透過薄膜進入電極內(nèi)相到達陰極的三相界面時,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:氧在銀陰極上被還原為氫氧根離子,并同時向外電路獲得電子;鉛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,就會有信號電流通過,其值與溶氧濃度成正比。
更新更新時間:2021-09-26
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