水中溶解氧量是水質(zhì)重要指標之一,也是水體凈化的重要因素之一。溶解氧(DO)是指溶解于水中的氧的含量,它以每升水中氧氣的毫克數(shù)表示,溶解氧以分子狀態(tài)存在于水中。
水中溶解氧的含量與大氣壓力、水溫及含鹽量等因素有關。沒有受到耗氧物質(zhì)污染的水體,溶解氧呈飽和狀態(tài),如清潔地表水溶解氧接近飽和。在水體中有機物含量較多時,其耗氧速度超過氧的補給速度,則水中溶解氧將不斷減少,甚至可接近于零,從而使有機物在缺氧條件下分解,出現(xiàn)發(fā)酵現(xiàn)象,使水質(zhì)嚴重惡化。因此,在對水體的質(zhì)量評價中,把溶解氧作為水質(zhì)污染程度的一項指標。
溶解氧傳感器的種類:常用的膜電極有兩類:極譜型(Polarography)和原電池型(Galvanic Cell)。
極譜型(Polarography):
電極中,有黃金環(huán)或鉑金環(huán)作陰極,銀-氯化銀(或汞-氯化亞汞)作陽極。電解液為溶液。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0.5~1.5V的極化電壓,當溶解氧透過薄膜達到黃金陰極表面,在電極上發(fā)生如下反應:
陰極被還原:O2+2H2O+4e→4OHˉ
陽極被氧化:4Clˉ+4Ag-4e→4AgCl
只要測得擴散電流,既可以測得溶解氧的溶度,為了消除溫度、鹽度、氣壓等因素的影響,均采用相關技術進行補償。
原電池型(Galvanic Cell):
當外界氧分子透過薄膜進入電極內(nèi),會產(chǎn)生如下反應。
銀陰極被還原:O2+2H2O+4e→4OHˉ
鉛陽極被氧化:2Pb+4KOH+4OHˉ→2KHPbO2+2H2O
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。接通外電路后,便有信號電流通過,其值與溶氧溶度成正比。
熒光法溶解氧傳感器
熒光法溶解氧傳感器是基于物理學中特定物質(zhì)對活性熒光的猝熄原理。來自一個發(fā)光二極管(LED)發(fā)出的藍光照射在熒光帽內(nèi)表面的熒光物質(zhì)上,內(nèi)表面的熒光物質(zhì)受到激發(fā),發(fā)出紅光,通過檢測紅光與藍光之間的相位差,并與內(nèi)部標定值比對,從而計算出氧分子的濃度,經(jīng)過溫度和氣壓自動補償輸出最終值。
產(chǎn)品的主要特點是無膜,無需電解液,不會極化;無需消耗氧,不受流速影響;內(nèi)置溫度傳感器,自動溫度補償;不受硫化物等化學物質(zhì)干擾;年漂移小, 反應快速,測量更精準。
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