關於溶解氧測量原理的介紹

溶解在水中的分子態氧稱為(wei) 溶解氧。天然水的溶解氧含量取決(jue) 於(yu) 水體(ti) 與(yu) 大氣中氧的平衡。一定的水中溶解氧的含量與(yu) 空氣中氧的分壓、水溫、水的深度、水中各種鹽類和藻類的含量以及光照強度等多種條件有關(guan) 。清潔地表水溶解氧一般接近飽和。藻類的生長可能導致溶解氧的過飽和，而水體(ti) 受有機、無機還原性物質汙染時溶解氧降低。氧在水中的溶解度不大，並且是一個(ge) 動態值，但它的作用卻舉(ju) 足輕重。漁業(ye) 上，當水中溶解氧的含量低於(yu) 3-4mg/L時，許多魚類都將因缺氧而死亡。工業(ye) 上，某些生產(chan) 過程中需要測定溶液或反應物中的溶解氧含量。一些科研和實驗也需要準確測定水中的溶解氧含量。此外，溶解氧在其他水產(chan) 養(yang) 殖、農(nong) 業(ye) 、廢水生化處理、水體(ti) 自淨、學等領域也是一個(ge) 重要的影響因素。水中溶解氧的含量除與(yu) 上述因素有關(guan) 外，也是水體(ti) 受汙染程度和生態環境好壞的重要指標之一，它與(yu) 環保上經常檢測的數據BOD、COD密切相關(guan) 。水被嚴(yan) 重汙染時，溶解氧含量將大大減少，近年沿海頻繁出現的赤潮現象就是一例。

水中的溶解氧仍以分子態形式存在，而溶解氧的測定，從(cong) 方法上來說一般分為(wei) 以下兩(liang) 類：化學法和儀(yi) 器法。化學法主要為(wei) 滴定法以及目視比色法，而儀(yi) 器法則包括光學分析法、色譜分析法和電化學分析法等。

化學法測定溶解氧，主要是使溶解氧與(yu) 各種還原性物質發生化學反應，然後通過所用還原物質的量而求出溶解氧的含量。化學法須經過溶解氧的固定、滴定、指示劑的選擇及幹擾的排除，故操作較繁瑣，時間較長。當然，借助於(yu) 設備上的改進，它的結果仍是準確的，一般在結果對照、標準分析中被采用。許多化學法都是在碘量法的基礎上加以改進而提出的，一般都屬於(yu) 容量法。比色法是利用氧濃度與(yu) 顯色濃度成正比的關(guan) 係而大致判斷出氧濃度。

儀(yi) 器是利用各種儀(yi) 器測定溶解氧在化學反應過程中或其生成物的各種物理信號，然後將這些信號轉變成電信號，或者直接測定溶解氧在電極反應中的電信號，電信號再經放大處理或數模轉換，然後才將結果輸出到儀(yi) 器表頭，從(cong) 而可以直接測出溶解氧的含量。同樣的，儀(yi) 器法也必須考慮到各種幹擾的產(chan) 生及排除，以及儀(yi) 器的靈敏度、穩定性和選擇性。儀(yi) 器法在近幾十年來的發展中已在上述各方麵取得了很大的突破，使之測定溶解氧早已成為(wei) 可能，並早有各種商品問世。

溶解氧電極原理

溶氧電極用一薄膜將鉑陰極，銀陽極，以及電解質與(yu) 外界隔開，一般情況下陰極幾乎是和這層膜直接接觸的。氧以和其分壓成正比的比率透過膜擴散，氧分壓越大，透過膜的氧就越多。當溶解氧不斷地透過膜滲入腔體(ti) ，在陰極上還原而產(chan) 生電流，此電流在儀(yi) 表上顯示出來。由於(yu) 此電流和溶氧濃度直接成正比，因此校正儀(yi) 表隻需將測得的電流轉換為(wei) 濃度單位即可（溶氧濃度通常用mg/L（每升水的溶氧量）或ppm（百萬(wan) 分之幾）。

溶解氧電極有兩(liang) 種類型：極譜式和原電池式。極譜式電極需儀(yi) 表輸入一電壓對電極進行極化。由於(yu) 外加電壓可能要15分鍾才能穩定，因此極譜式電極使用前通常要進行預熱確保電極能妥當極化。原電池式的兩(liang) 個(ge) 極由兩(liang) 種不同的能自發極化產(chan) 生電壓的金屬構成。由於(yu) 原電池式的電壓是自發產(chan) 生而不是外界提供的，因此原電池式電極使用時無需極譜式電極極化所需的“預熱”。

使用極譜式電極時，校正或測量前要預熱至少15-30分鍾。為(wei) 確保膜的電解液內(nei) 沒有氣泡，ASI膜帽在設計上要求在裝上膜頭時要排除掉所有液腔內(nei) 的空氣。膜表麵上不能留有任何氣泡，否則它會(hui) 將氣泡當作氧飽和樣品進行讀數。即使使用的是帶有自動溫度補償(chang) 的儀(yi) 表，也要在接近樣品溶液的溫度下校正電極。電極應在空氣中校正，以空氣作為(wei) 100％的飽和溶解氧標準點。由於(yu) 電極對氧的消耗，探頭表麵氧的濃度會(hui) 瞬間降低，因此測量時要對溶液進行攪拌，這很重要。

溶解氧檢測儀(yi) 的維護

1、日常維護

溶解氧檢測儀(yi) 的日常維護主要包括定期對電極進行清洗、校驗、再生。

（1）1～2周應清洗一次電極，如果膜片上有汙染物，會(hui) 引起測量誤差。清洗時應小心，注意不要損壞膜片。將電極放入清水中涮洗，如汙物不能洗去，用軟布或棉布小心擦洗。

（2）2～3月應重新校驗一次零點和量程。

（3）電極的再生大約1年左右進行一次。當測量範圍調整不過來，需要對溶解氧電極再生。電極再生包括更換內(nei) 部電解液、更換膜片、清洗銀電極。如果觀察銀電極有氧化現象，可用細砂紙拋光。

（4）在使用中如發現電極泄露，必須更換電解液。

2、溶解氧檢測儀(yi) 的標定

溶解氧檢測儀(yi) 的標定方法一般可采用標準液標定或現場取樣標定。

（1）標準溶液標定法：標準溶液標定一般采用兩(liang) 點標定，即零點標定和量程標定。零點標定溶液可采用2%的Na2SO3溶液。量程標定溶液可根據儀(yi) 表測量量程選擇4M的KCl溶液（2mg/L）；50%的甲醇溶液（21.9mg/L）。

（2）現場取樣標定法（Winkler法）：在實際使用中，多采用Winkler方法對溶解氧檢測儀(yi) 進行現場標定。使用該方法時存在兩(liang) 種情況：取樣時儀(yi) 表讀數為(wei) M1，化驗分析值為(wei) A，對儀(yi) 表進行標定時儀(yi) 表讀數仍為(wei) M1，這時隻須調整儀(yi) 表讀數等於(yu) A即可；取樣時儀(yi) 表讀數為(wei) M1，化驗分析值為(wei) A，對儀(yi) 表進行標定時儀(yi) 表讀數改變為(wei) M2，這時不能將調整儀(yi) 表讀數等於(yu) A，而應將儀(yi) 表讀數調整為(wei) 1MA×M2。

3、使用中應注意的問題

由於(yu) 溶解氧電極信號阻抗較高（約20MΩ），溶解氧電極與(yu) 轉換器之間距離大為(wei) 50m；溶解氧電極不用時也應處於(yu) 工作狀態，可接在溶解氧轉換器上。久置或重新再生（更換電解液或膜）的電極，在使用前應置於(yu) 無氧環境極化1～2h；由於(yu) 溫度變化對電極膜的擴散和氧溶解度有較大影響，標定時需較長時間（約10min），以使溫補電阻達到平衡；氧分壓與(yu) 該地區的海拔高度有關(guan) ，儀(yi) 表在使用前必須根據當地大氣壓進行補償(chang) ；測量溶液的含鹽量高時，儀(yi) 表標定時應使用含鹽量相當的溶液；對於(yu) 流通式測量方式，要求流過電極的最小流速為(wei) 0.3m/s。