溶解氧的基本概念:溶解氧(DO)是指溶解于水中的氧的含量,它以每升水中氧氣的毫克數(shù)表示,溶解氧以分子狀態(tài)存在于水中。水中溶解氧量是水質(zhì)重要指標之一,也是水體凈化的重要因素之一。
水中溶解氧的含量與大氣壓力、水溫及含鹽量等因素有關(guān)。沒有受到耗氧物質(zhì)(一般為有機物)污染的水體,溶解氧呈飽和狀態(tài),如清潔地表水溶解氧接近飽和。在水體中有機物含量較多時,其耗氧速度超過氧的補給速度,則水中溶解氧將不斷減少,甚至可接近于零,從而使有機物在缺氧條件下分解,出現(xiàn)腐敗發(fā)酵現(xiàn)象,使水質(zhì)嚴重惡化。因此,在對水體的質(zhì)量評價中,把溶解氧作為水質(zhì)污染程度的一項指標。
需要測定溶解氧的場所
1、污水處理
2、河流湖泊環(huán)境監(jiān)測
3、水產(chǎn)養(yǎng)殖
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)。
極譜型溶解氧傳感器
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+4e→4OHˉ
陽極被氧化:4Clˉ+4Ag-4e→4AgCl
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。
原電池型溶解氧傳感器
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+4e→4OHˉ
鉛陽極被氧化:
2Pb+4KOH+4OHˉ→2KHPbO2+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。
可以看出,溶解氧濃度與傳遞電子數(shù)目一一對應(yīng),傳感器具有很好的線性,且原電池型的溶解氧傳感器維護成本較低,無需更換電解液,適用于進行大面積的推廣使用。
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水質(zhì)傳感器
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