溶解氧測定儀基本工作原理

一、溶解氧測定儀簡介概述

溶解氧測定儀是測定水中溶解氧的裝置。廣泛用于水產養殖場、自來水廠、污水處理、環境保護監測及科研院所等領域水中溶解氧的測定。一般由主機和氧電極兩部分組成。氧電極由兩個與支持電解質相接觸的金屬電極及選擇性薄膜組成。

溶解氧測定儀工作原理是氧透過隔膜被工作電極還原，產生與氧濃度成正比的擴散電流，通過測量此電流，得到水中溶解氧的濃度。根據濃度不同，隔膜電極分為極譜式和原電池式兩種類型。極譜式隔膜電極以銀-氯化銀作為對電極，電極內部電解液為鉀，電極外部為厚度25-50μm的聚乙烯和聚四氟乙烯薄膜，薄膜擋住了電極內外液體交流，使水中溶解氧滲入電極內部，兩電極間的電壓控制在0.5-0.8V，通過外部電路測得擴散電流可知溶解氧濃度。原電池式用銀作陽電極，鉛作陰電極。陽電極和銀電極浸入氫氧化鉀電解池中，形成兩個半電池，外層同樣用薄膜封住。溶解氧在陽極被還原，產生擴散電流，通過測定擴散電流可得溶解氧濃度。　　

二、溶解氧測定儀的工作原理

　　溶解氧測定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。測定溶解氧測定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?？捎孟率奖硎荆?/span>

　　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。　

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