溶氧仪的原理

溶氧仪工作原理

我们知道，测定水中溶解氧含量可以使用溶氧仪，溶氧仪的工作原理是怎样的呢？根据工作原理的不同，常用溶氧仪主要有极谱法溶氧仪，荧光法溶氧仪等。

膜法(又称极谱法、恒压法)溶氧仪

膜法溶氧仪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。

荧光法溶氧仪

在过去的50多年里，一直采用电流法和极谱法测量溶解氧。这种方法对于市政和工业废水中的溶解氧监测曾起着非常重要的作用。但是，传统的电化学方法的使用膜、电极和电解液，从而会导致很多问题，即使进行定期维护，还是不能得到准确的测量结果。创新的新型荧光技术，没有膜和电解液，几乎不用维护，性能优异，使用方便。荧光法溶解氧仪，Z早是由国外研发出来，并投入使用，ZG在90年代由国家支持，属于国家九五ZD公关课题，经过十多年的研究生产技术已经趋于成熟。

荧光法探头里面内置光源，发出蓝光照射在荧光层上，荧光物质收到激发发出红光，由于氧分子可以带走能量(猝熄效应)，所以激发的红光的时间和强度与氧分子的浓度成反比。通过测量激发红光与参比光的相位差，并与内部标定值对比，从而可计算出氧分子的浓度。测量时不消耗氧气，数据稳定，性能可靠，没有干扰。