溶解氧分析儀的工作原理
溶解氧分析儀的工作原理
氧能溶于水,溶解度取決于溫度、水表面的總壓、分壓和水中溶解的鹽類。大氣壓力越高,水溶解氧的能力就越大,其關系由亨利(Henry)定律和道爾頓(Dalton)定律確定,亨利定律認為氣體的溶解度與其分壓成正比。 以COS 4氧量測量傳感器為例,結構如圖2所示。其中的電極由陰極(常用金和鉑制成)和帶電流的反電極(銀)、無電流的參比電極(銀)組成,電極浸沒在電解質如KCl、KOH中,傳感器有隔膜覆蓋,隔膜將電極和電解質與被測量的液體分開,因此保護了傳感器,既能防止電解質逸出,又可防止外來物質的侵入而導致污染和毒化。
溶解氧分析儀測量原理氧在水中的溶解度取決于溫度、壓力和水中溶解的鹽。溶解氧分析儀傳感部分是由金電極(陰極)和銀電極(陽極)及氯化鉀或氫氧化鉀電解液組成,氧通過膜擴散進入電解液與金電極和銀電極構成測量回路。當給溶解氧分析儀電極加上0.6~ 0.8V 的極化電壓時,氧通過膜擴散,陰極釋放電子,陽極接受電子,產生電流,整個反應過程為:陽極 Ag+Cl→AgCl+2e- 陰極 O2+2H2O+4e→4OH- 根據法拉第定律:流過溶解氧分析儀電極的電流和氧分壓成正比,在溫度不變的情況下電流和氧濃度之間呈線性關系。
電化學當量的氯化銀沉淀在反電極上(電子不足):4Ag+4Cl-? 4AgCl+4e-。 對于每個氧分子,陰極放出4個電子,反電極接受電子,形成電流,電流的大小與被測同污水的氧分壓成正比,該信號連同傳感器上熱電阻測出的溫度信號被送入變送器,利用傳感器中存儲的含氧量和氧分壓、溫度之間的關系曲線計算出水中的含氧量,然后轉化成標準信號輸出。參比電極的功能是確定陰極電位。COS4溶氧傳感器的響應時間為:3分鐘后達到*終測量值的90%,9分鐘后達到*終測量值的99%;*低流速要求為0.5cm/s。
影響溶解氧測量的因素氧的溶解度取決于溫度、壓力和水中溶解的鹽,另外氧通過溶液擴散比通過膜擴散快,如流速太慢會產生干擾。 溫度的影響由于溫度變化,膜的擴散系數和氧的溶解度都將發生變化,直接影響到溶氧電極電流輸出,常采用熱敏電阻來消除溫度的影響。溫度上升,擴散系數增加,溶解度反而減小。溫度對溶解度系數a 的影響可以根據Henry 定律來估算,溫度對膜擴散系數β可以通過阿侖尼烏斯定律來估算