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溶解氧仪测量原理

时间:2025-04-12 11:39:59  来源:  作者:

  溶解氧仪是一种常用的检测仪器,可用来测量用来对氧含量会影响反应速度、流程效率或环境的流程进行监控,被广泛用于多个行业中,常见的溶氧仪多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。Ho6检测VBA

  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。Ho6检测VBA

  阴极被还原:O2+2H2O+4e→4OHˉHo6检测VBA

  同时,阳极被氧化:4Clˉ+4Ag-4e→4AgClHo6检测VBA

  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:Ho6检测VBA

  i∞=nFA(Pm/L)CsHo6检测VBA

  式中:i∞-稳定状态的扩散电流Ho6检测VBA

  n-得失电子数Ho6检测VBA

  F-法拉第常数(96500库仑)Ho6检测VBA

  A-阴极表面积(平方厘米)Ho6检测VBA

  Pm-薄膜的渗透系数(厘米2/秒)Ho6检测VBA

  L-薄膜的厚度(厘米)Ho6检测VBA

  Cs-溶解氧浓度(ppm)Ho6检测VBA

  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Ho6检测VBA

  式中:i∞=KCs。Ho6检测VBA

  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。Ho6检测VBA

  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。Ho6检测VBA

  银阴极被还原:O2+2H2O+4e→4OHˉHo6检测VBA

  同时,铅阳极被氧化:2Pb+2KOH+4OHˉ-4e→2KHPbO2+2H2OHo6检测VBA

  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。Ho6检测VBA

  溶解氧仪的校准步骤:Ho6检测VBA

  1.校准功能:Ho6检测VBA

  为了测得准确的测量结果,溶解氧电极测量前必须进行极化和校准,仪器具有多种校准功能,有零校准、满度校准、气压校准、和盐度校准。极化:新电极、24小时以上不进行使用的电极或更换电解液的电极,电极需30—60分钟通电极化时间,电极离开仪器或关机1小时内需要5-25分钟通电极化时间,极化后,才能进行校准和测量。Ho6检测VBA

  2.零氧校准:Ho6检测VBA

  将溶解氧电极放入5%的新鲜配制的亚硫酸钠溶液中,在仪器处于测量状态下,按“模式”键,仪器进入模式选择状态,按上键或下键选择“Zero”模式状态;或仪器处于模式选择状态下,直接按上键或下键选择Zero模式状态,按确定键仪器进入零氧校准功能状态。待读数稳定后按确定键,仪器退出Zero模式状态,进入模式选择状态,零氧校准结束。当仪器处于零氧校准时,在按下确定键之前,可以按测量键取消这一状态,进入测量状态。Ho6检测VBA

  3.气压校准Ho6检测VBA

  仪器测得的溶解氧值与大气压值有关,仪器内部预设的大气压值为101.3pa,测量前应选择合适的气压值。在仪器处于测量状态下,按模式键,仪器进入模式选择状态,按上键或下键选择Air模式选择;或仪器处于模式选择状态下,直接按上键或下键选择Air,按确定键仪器即进入气压校准功能状态。此时,仪器显示当前预设的大气压值,可以按上键或下键修改气压值,修改为实际气压值后,按确定键,则仪器完成气压校准设定功能,自动退出Air状态,进入模式选择状态。当仪器处于气压校准时,仪器显示当前的气压值,在按下确定键之前,可以按测量键取消这一状态,进入测量状态。Ho6检测VBA

  4.盐度校准Ho6检测VBA

  溶解氧值欲盐度有关,仪器内部预设的盐度0.0g/L,测量前应选择合适的盐度值。在仪器处于测量状态下,按模式键,仪器即进入模式选择状态,按上键或下键选择Salt模式状态;或仪器处于模式选择状态下,直接按上键或下键选择Salt模式状态,按确定键仪器进入盐度校准功能状态。此时,仪器显示当前设置的盐度,可以按上键或下键修改盐度值,修改为实际盐度值后,按确定键,则仪器完成盐度校准设定功能,自动退出Salt模式,进入模式选择状态。当仪器处于盐度校准时,仪器显示当前盐度值,在按下确定键之前,可以按下“/测量”键取消这一状态,进入测量状态。(注意:一般情况下,不需要盐度校准的,仪器预设值为0.0g/L。Ho6检测VBA

  5.满度校准Ho6检测VBA

  把溶解氧电极从溶液中取出,用水冲洗干净,用滤纸小心吸干薄膜表面的水分,并放入盛有蒸馏水容器(如三角烧瓶、高脚烧杯中)靠近水面的空气上或者放入空气中,但电极表面不能占上水滴,在仪器处于测量状态下,按模式键,仪器即进入模式选择状态,按上键或下键选择Full键模式状态;或仪器处于模式选择状态下,直接按上键或下键选择Full模式状态,按确定键仪器即进入满度校准功能状态。待读数稳定后按确定键,仪器退出Full状态,进入模式选择状态,满度校准结束。当仪器处于满度校准时,在按下确定键之前,可以按测量键取消这一状态,进入测量状态。Ho6检测VBA

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