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溶氧儀的工作原理是什么呢
閱讀：3153發(fā)布時間：2021-9-26
溶氧儀（Dissolved oxygen analyzer ）是根據(jù)電化學原理，即在含氧的被測電解質溶液中的兩個不同金屬電極上，將產(chǎn)生氧化還原反應，由此生成的擴散電流和溶液中的氧濃度呈一定關系的原理制作的測量水中氧氣含量的儀器。也有的儀器采用伏安測定中的極譜法，對溶液中的工作電極施加電壓后，其生成的極譜圖上的電流與溶液中的被測物質濃度呈一定關系的原理制作。
溶氧電極可以用來測量現(xiàn)場或實驗室內(nèi)被測樣品水溶液內(nèi)的溶氧含量。由于溶解氧是水的質量的主要指標之一，因此溶氧電極可廣泛用于各種場合下的溶氧含量的測量，尤其是養(yǎng)殖水、光合作用和呼吸作用及現(xiàn)場測量。在對溪水和湖水支持生物存活的能力進行評估時，要進行生化需氧量測試（BOD），在消耗氧氣的含有有機物的樣品水溶液變腐時對其進行測量，并確定溶氧濃度和樣品水溶液溫度之間的關系。其測量范圍：0～5、10、20 mg/L，精度±3%～±5%，響應時間30～120 s左右。有在線連續(xù)監(jiān)測和實驗室儀表兩大類。
溶氧儀適用于各種環(huán)境下的溶氧含量的測量，特別是養(yǎng)殖水、光合作用以及現(xiàn)場測量。很多人對于該儀表的工作原理好奇，那么溶氧儀的工作原理是什么呢？
溶氧儀一般采用隔膜電極作為換能器，將溶氧濃度(實際上是氧分壓)轉換成電信號，然后經(jīng)過放大、調整(包括鹽度、溫度補償) ，由模數(shù)轉換顯示。
溶氧儀的電解液為鉀溶液。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(fā)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(chǎn)生的擴散電流 i∞之值與溶氧濃度成正比?？捎孟率奖硎荆?/div>
i∞=nFA(Pm/L)Cs 式中：i∞-穩(wěn)定狀態(tài)的擴散電流 n-得失電子數(shù) ；F-法拉第常數(shù)(96500庫侖) ；A-陰極表面積(平方厘米)；Pm-薄膜的滲透系數(shù)(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(shù)。令 K= nFA(Pm/L) ，則上式中：i∞=KCs。
通過上述內(nèi)容我們可以知道，只要能夠測得擴散電流 i∞，那么就可以測的溶解氧濃度。而為了消除溫度、鹽度和氣壓因素影響，個型號的產(chǎn)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(nèi)相到達陰極的三相界面時，產(chǎn)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，就會有信號電流通過，其值與溶氧濃度成正比。
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