溶解氧儀簡介

日常見到的溶解氧測定儀是測定水中溶解氧的裝置。溶解氧儀則是測量溶解在水溶液內的氧氣的含量。

溶解氧儀簡明原理

常見的溶解儀多采用隔膜電極作換能器，將溶氧濃度(實際上是氧分壓)轉換成電信號，再經放大、調整(包括鹽度、溫度補償)，由模數轉換顯示。

溶氧儀實用的膜電極有兩種類型：極譜型(Polarography)和原電池型(Galvanic Cell)。極譜型(Polarography)：電極中，由黃金(Au)環或鉑(Pt)金環作陰極;銀-氯化銀(或汞-氯化亞汞)作陽極。電解液為氯化鉀溶液。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∞-穩定狀態的擴散電流

n-得失電子數

F-法拉第常數(96500 庫侖)

A-陰極表面積(平方厘米)

Pm-薄膜的滲透系數(厘米2/秒)

L-薄膜的厚度(厘米)

Cs-溶解氧濃度(ppm)

當電極結構和薄膜確定之后，式中A、Pm、L、n等均為常數。令K= nFA(Pm/L)，則上式中：i∞=KCs。

因此可見，只要測得擴散電流i∞，即可測得溶解氧濃度。為消除溫度、鹽度和氣壓因素影響，各型號產品采用各自技術進行補償。

原電池型(Galvanic Cell)：當外界氧分子透過薄膜進入電極內相到達陰極的三相界面時，產生下式反應。

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，便有信號電流通過，其值與溶氧濃度成正比。

環境影響

適當的溶氧對好的水質是必不可少的，所有的生命形態都需要氧。天然的溪水凈化過程要求有恰當的氧含量供給有氧生命形態。如水中的氧含量低于5.0mg/L，水生物生存*有困難，濃度越低越困難。如氧含量低于1-2mg/L并持續幾小時將導致水生物大批死亡。

應用場合

溶氧電極可用來測量用來對氧含量會影響反應速度、流程效率或環境的流程進行監控：如水產養殖、生物反應、環境測試(湖、溪、海洋)、水/廢水處理、葡萄酒生產。

溫度補償

對標準溶氧測量說，溫度影響到氧的溶解度和擴散速度，因此必須進行溫度補償。

鹽度修正

溶解鹽的存在限制了可溶解于水的氧的含量。氧的濃度和分壓之間的關系隨著每份樣品溶液鹽度的不同而變化，因此多數的儀表制造商提供人工調節鹽度來修正由離子濃度不同而造成的變化。

生化需氧量(BOD)

BOD 測試一般用于污水處理廠，水處理廠需要知道微生物分解有機物質時從水中消耗的氧的量，這點很重要。該測試可使水處理廠確定水處理的效力或仍然存在的污染量。通過測量特定培養期起始及終止時溶解于樣品內的氧的含量可以確定廢水、排出液和污水的相對需氧量。可通過測出時間1的溶氧(T1)，減去時間2的溶氧(T2);將該數值乘以*終樣品體積(VF)并除以*初樣品體積(V)來計算出BOD。 　　BOD (mg/L) = (T1 – T2)VF/V

故障處理

使用極譜式電極時，校正或測量前要預熱至少15-30分鐘。

為確保膜的電解液內沒有氣泡，ASI膜帽在設計上要求在裝上膜頭時要排除掉所有液腔內的空氣。

膜表面上不能留有任何氣泡，否則它會將氣泡當作氧飽和樣品進行讀數。

即使使用的是帶有自動溫度補償的儀表，也要在接近樣品溶液的溫度下校正電極。電極應在空氣中校正，以空氣作為*的飽和溶解氧標準點。