溶解氧儀的測定原理

溶解氧儀是一種常用的檢測儀器，可用來測量用來對氧含量會影響反應(yīng)速度、流程效率或環(huán)境的流程進(jìn)行監(jiān)控，被廣泛用于多個行業(yè)中。今天我們就來具體介紹一下溶解氧儀的測定原理，希望可以幫助用戶更好的應(yīng)用產(chǎn)品。

　　常見的溶氧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(zhuǎn)換成電信號，再經(jīng)放大、調(diào)整(包括鹽度、溫度補(bǔ)償)，由模數(shù)轉(zhuǎn)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(huán)或鉑(Pt)金環(huán)作陰極；銀-氯化銀(或汞-氯化亞汞)作陽極。電解液為lv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(dāng)溶解氧透過薄膜到達(dá)黃金陰極表面，在電極上發(fā)生如下反應(yīng)。

　　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(yīng)產(chǎn)生的擴(kuò)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(wěn)定狀態(tài)的擴(kuò)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(dāng)電極結(jié)構(gòu)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。

　　因此可見，只要測得擴(kuò)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(chǎn)品采用各自技術(shù)進(jìn)行補(bǔ)償。

　　原電池型(Galvanic Cell)：當(dāng)外界氧分子透過薄膜進(jìn)入電極內(nèi)相到達(dá)陰極的三相界面時，產(chǎn)生下式反應(yīng)。

　　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。