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溶氧儀的工作原理是什么呢
閱讀：3430發(fā)布時間：2021-9-26
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，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：
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-氧化反應產(chǎn)生的擴散電流 i∞之值與溶氧濃度成正比。可用下式表示：
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：
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。
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