每日一學:便攜式溶解氧測定儀的工作原理

來源：蘇州賽力威儀器設備有限公司 2021年08月23日 10:34

溶解氧測定儀是測定水中溶解氧的裝置儀器，主要用于測定溶解在水中的氧氣濃度或飽和度。便攜型體積小、結構簡單、使用方便，廣泛用于與水質分析相關的領域，例如教學、科研、化驗室等。

　　便攜式溶解氧測定儀的工作原理

　　常見的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。測定溶解氧使用的膜電極有兩種類型：極譜型（Polarography）和原電池型(GalvanicCell)。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lu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：O22H2O4e→4OHˉ；同時，陽極被氧化：4Clˉ4Ag-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?/div>

　　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(GalvanicCell)：當外界氧分子透過薄膜進進電極內相到達陰極的三相界面時，產生下式反應。

　　陰極被還原：O22H2O4e→4OHˉ同時，鉛陽極被氧化：2Pb2KOH4OHˉ-4e→2KHPbO22H2O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。

　　其工作原理主要就是通過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，電極內部電解液為氯化jia，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。

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