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溶解氧儀 溶解氧儀 溶解氧儀是測量溶解在水溶液內的氧氣的含量。 氧氣通過周圍的空氣、 空氣流動和光合作用溶解于水中。 可用來測量用來對氧含量會影響反應速度、 流程效率或環境的流程進行監控：如水產養殖、 生物反應、 環境測試(湖、 溪、 海洋） 、 水/廢水處理、 葡萄酒生產。 目錄 溶解氧儀的定義 環境影響 應用場合 溫度補償 鹽度修正 生化需氧量（BOD） 故障處理 溶解氧測定儀簡明原理 溶解氧儀的定義 溶解氧儀是測量溶解在水溶液內 的氧氣的含量。 氧氣通過周圍的空氣、 空氣流動和光合作用溶解于水中。通過呼吸和分解作用， 溶解氧會在水中消耗， 主要依靠空氣和光合作用進行補充。 水中氧的含量主要取決于溫度。 溫水的氧濃度要低于冷水。 但溶氧含量過高對動植物會有害。溶氧電極可以用來測量現場或實驗室內 被測樣品水溶液內 的溶氧含量。 由于溶解氧是水的質量的主要指標之一， 因此溶氧電極可廣泛用于各種場合下的溶氧含量的測量， 尤其是養殖水、 光合作用和呼吸作用及現場測量。 在對溪水和湖水支持生物存活的能力進行評估時， 要進行生化需氧量測試（ BOD） 在消耗氧氣的含有有機物的樣品水溶液變腐時對其進行測量并確定溶氧濃度和樣品水溶液溫度之間的關系。

溶氧電極用一薄膜將鉑陰極， 銀陽極， 以及電解質與外界隔開， 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， 在陰極上還原而產生電流， 此電流在儀表上顯示出來。 由于此電流和溶氧濃度直接成正比，因此校正儀表只需將測得的電流轉換為濃度單位即可。溶氧濃度通常用 mg/L（ 每升水的溶氧量） 或 ppm（ 百萬分之幾） 。 有些儀表將計算出的氧含量和觀察到的濃度進行比較得出 飽和度百分比（ O2％ sat.）確定溶氧有兩種方式溶解氧儀， 極譜式和原電池式。 極譜式電極需儀表輸入一電壓對電極進行極化。 由于外加電壓可能要 1 5 分鐘才能穩定， 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。 原電池式的兩個極由兩種不同的能自 發極化產生電壓的金屬構成。 由于原電池式的電壓是自 發產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”。 環境影響 適當的溶氧對好的水質是必不可少的， 所有的生命形態都需要氧。 天然的溪水凈化過程要求有恰當的氧含量供給有氧生命形態。 如水中的氧含量低于 5.0mg/L， 水生物生存就有困難， 濃度越低越困難。

如氧含量低于 1 -2mg/L 并持續幾小時將導致水生物大批死亡。 應用場合 溶氧電極可用來測量用來對氧含量會影響反應速度、 流程效率或環境的流程進行監控： 如水產養殖、 生物反應、 環境測試(湖、 溪、 海洋） 、 水/廢水處理、 葡萄酒生產。 溫度補償 對標準溶氧測量說， 溫度影響到氧的溶解度和擴散速度， 因此必須進行溫度補償。 鹽度修正 溶解鹽的存在限制了 可溶解于水的氧的含量。 氧的濃度和分壓之間的關系隨著每份樣品溶液鹽度的不同而變化， 因此多數的儀表制造商提供人工調節鹽度來修正由離子濃度不同而造成的變化。 生化需氧量（ BOD） BOD 測試一般用于污水處理廠，水處理廠需要知道微生物分解有機物質時從水中消耗的氧的量溶解氧儀， 這點很重要。 該測試可使水處理廠確定水處理的效力或仍然存在的污染量。 通過測量特定培養期起始及終止時溶解于樣品內 的氧的含量可以確定廢水、排出液和污水的相對需氧量。 可通過測出 時間 1 的溶氧（ T1 ） ， 減去時間 2 的溶氧（ T2） ； 將該數值乘以最終樣品體積（ VF） 并除以最初樣品體積（ V） 來計算出 BOD。

BOD (mg/L) = (T1 – T2)VF/V 故障處理 使用極譜式電極時， 校正或測量前要預熱至少 1 5－30 分鐘。為確保膜的電解液內 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 的空氣。膜表面上不能留有任何氣泡， 否則它 會將氣泡當作氧飽和樣品進行讀數。即使使用的是帶有自 動溫度補償的儀表，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液化氣報警器， 以空氣作為 1 00％ 的飽和溶解氧標準點。由于電極對氧的消耗， 探頭表面氧的濃度會瞬間降低， 因此測量時要對溶液進行攪拌， 這很重要。如膜已破損則要進行更換。 溶解氧測定儀簡明原理 常見的溶氧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。溶氧儀實用的膜電極有兩種類型： 極譜型（ Polarography） 和原電池型(Galvanic Cell)。 極譜型（ Polarography） ： 電極中溶解氧儀， 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 .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： O2+2H2O+4e→4OHˉ 同時， 陽極被氧化： 4Clˉ+4Ag-4e→4AETl 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?？捎孟率奖硎荆篿∞=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(Galvanic Cell)： 當外界氧分子透過薄膜進入電極內 相到達陰極的三相界面時， 產生下式反應。

銀陰極被還原： O2+2H2O+4e→4OHˉ 同時， 鉛陽極被氧化： 2Pb+2KOH+4OHˉ-4e→2KHPbO2+2H2O 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。 接通外電路之后環氧乙烷檢測儀， 便有信號電流通過， 其值與溶氧濃度成正比。

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