詳細講解溶解氧傳感器的工作原理和基本概念

時間:2022-05-24 16:40:25   訪客:715

溶解氧的基本概念:溶解氧(DO)是指溶解在水中的氧的含量,以每升水中含氧的毫克數(shù)表示,溶解氧以分子狀態(tài)存在于水中。水中溶解氧的多少是水質(zhì)的重要指標之一,也是水質(zhì)凈化的重要因素之一。

水中溶解氧的含量與大氣壓、水溫、鹽分含量等因素有關(guān)。溶解氧在未被耗氧物質(zhì)(通常是有機物)污染的水體中處于飽和狀態(tài),例如清潔的地表水,其中溶解氧接近飽和。當(dāng)水體中有大量有機物時,耗氧率超過供氧率,水中溶解氧會不斷減少,甚至接近于零,使有機物在缺氧狀態(tài)下分解,會出現(xiàn)腐敗發(fā)酵現(xiàn)象,使水質(zhì)嚴重惡化。因此,在水體質(zhì)量評價中,將溶解氧作為水污染程度的一項指標。

需要測量溶解氧的地方

1、污水處理

2、河流湖泊環(huán)境監(jiān)測

3、水產(chǎn)養(yǎng)殖

目前市場上溶解氧傳感器的檢測原理種類:

溶解氧傳感器常用的膜電極有兩類:極譜型(Polarography)和原電池型(Galvanic Cell)。

極譜型(Polarography):電極中,有黃金環(huán)或鉑金環(huán)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0.5~1.5V的極化電壓,當(dāng)溶解氧透過薄膜達到黃金陰極表面,在電極上發(fā)生如下反應(yīng):

陰極被還原:O2+2H2O+4e4OHˉ

陽極被氧化:4Clˉ+4Ag-4e4AgCl

只要測得擴散電流,既可以測得溶解氧的溶度,為了消除溫度、鹽度、氣壓等因素的影響,均采用相關(guān)技術(shù)進行補償。

原電池型(Galvanic Cell):當(dāng)外界氧分子透過薄膜進入電極內(nèi),會產(chǎn)生如下反應(yīng)。

銀陰極被還原:O2+2H2O+4e4OHˉ

鉛陽極被氧化:2Pb+4KOH+4OHˉ2KHPbO2+2H2O

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。接通外電路后,便有信號電流通過,其值與溶氧溶度成正比。

目前還有一種光學(xué)溶解氧傳感器:熒光法溶解氧傳感器

熒光法溶解氧傳感器是基于物理學(xué)中特定物質(zhì)對活性熒光的猝熄原理。來自一個發(fā)光二極管(LED)發(fā)出的藍光照射在熒光帽內(nèi)表面的熒光物質(zhì)上,內(nèi)表面的熒光物質(zhì)受到激發(fā),發(fā)出紅光,通過檢測紅光與藍光之間的相位差,并與內(nèi)部標定值比對,從而計算出氧分子的濃度,經(jīng)過溫度和氣壓自動補償輸出終值。

產(chǎn)品的主要特點是無膜,無需電解液,不會極化;無需消耗氧,不受流速影響;內(nèi)置溫度傳感器,自動溫度補償;不受硫化物等化學(xué)物質(zhì)干擾;年漂移小,反應(yīng)快速,測量更精準。


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