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(guān)系由亨利(Henry)定律和道爾頓(Dalton)定律確定,亨利定律認(rèn)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(jié)構(gòu)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(zhì)如KCl、KOH中,傳感器有隔膜覆蓋,隔膜將電極和電解質(zhì)與被測量的液體分開,因此保護(hù)了傳感器,既能防止電解質(zhì)逸出,又可防止外來物質(zhì)的侵入而導(dǎo)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(kuò)散進(jìn)入電解液與金電極和銀電極構(gòu)成測量回路。當(dāng)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(kuò)散,陰極釋放電子,陽極接受電子,產(chǎn)生電流,整個反應(yīng)過程為:陽極 Ag+Cl→AgCl+2e- 陰極 O2+2H2O+4e→4OH- 根據(jù)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(guān)系。
電化學(xué)當(dāng)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(guān)系曲線計算出水中的含氧量,然后轉(zhuǎn)化成標(biāo)準(zhǔn)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(yīng)時間為:3分鐘后達(dá)到*終測量值的90%,9分鐘后達(dá)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(kuò)散比通過膜擴(kuò)散快,如流速太慢會產(chǎn)生干擾。 溫度的影響由于溫度變化,膜的擴(kuò)散系數(shù)和氧的溶解度都將發(fā)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(kuò)散系數(shù)增加,溶解度反而減小。溫度對溶解度系數(shù)a 的影響可以根據(jù)Henry 定律來估算,溫度對膜擴(kuò)散系數(shù)β可以通過阿侖尼烏斯定律來估算