【科研干貨】溶氧儀的分類及選型指南

分類按照原理分為極譜式和熒光法兩種

1、極譜式溶解氧儀

現(xiàn)在市面上溶氧儀大多數(shù)是極譜分析儀器，ppm級(jí)的可廣泛應(yīng)用于化工化肥、環(huán)保、制藥、生化、食品和自來(lái)水等溶液中溶解氧值的連續(xù)監(jiān)測(cè)。ppb級(jí)的專為電廠、鍋爐給水和凝結(jié)水等。ppb級(jí)溶解氧測(cè)量設(shè)計(jì)，它確保了在(超)低濃度的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性，在測(cè)量性能和使用環(huán)境等方面現(xiàn)在的技術(shù)都有很大的提高。

常見的溶氧儀多采用隔膜電極作換能器，將溶氧濃度(實(shí)際上是氧分壓)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)，再經(jīng)放大、調(diào)整(包括鹽度、溫度補(bǔ)償)，由模數(shù)轉(zhuǎn)換顯示。

溶氧儀實(shí)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，由黃金(Au)環(huán)或鉑(Pt)金環(huán)作陰極；銀-氯化銀(或汞-氯化亞汞)作陽(yáng)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。

2、熒光法溶解氧儀

在過(guò)去的50多年里，一直采用電流法和極譜法測(cè)量溶解氧。這種方法對(duì)于市政和工業(yè)廢水中的溶解氧監(jiān)測(cè)曾起著非常重要的作用，但是，傳統(tǒng)的電化學(xué)方法的使用膜、電極和電解液，從而會(huì)導(dǎo)致很多問(wèn)題，即使進(jìn)行定期維護(hù)，還是不能得到準(zhǔn)確的測(cè)量結(jié)果。

創(chuàng)新的新型熒光技術(shù)，沒(méi)有膜和電解液，幾乎不用維護(hù)，性能優(yōu)異，使用方便。熒光溶氧儀是基于物理學(xué)中特定物質(zhì)對(duì)活性熒光的猝熄原理。

熒光法溶解氧儀，最早是由國(guó)外研發(fā)出來(lái)，并投入使用的，中國(guó)在90年代由國(guó)家支持，屬于國(guó)家九五重點(diǎn)公關(guān)課題，經(jīng)過(guò)十多年的研究生產(chǎn)技術(shù)已經(jīng)趨于成熟。

傳感器前端的熒光物質(zhì)是特殊的鉑金屬卟啉復(fù)合了允許氣體分子通過(guò)的聚酯箔片，表面涂了一層黑色的隔光材料以避免日光和水中其它熒光物質(zhì)的干擾。通過(guò)藍(lán)寶石光窗與水密鈦合金外殼內(nèi)紅藍(lán)光源以及感光元件隔離。調(diào)制的藍(lán)光照到熒光物質(zhì)上使其激發(fā)，并發(fā)出紅光，由于氧分子可以帶走能量(猝熄效應(yīng))，所以激發(fā)紅光的時(shí)間和強(qiáng)度與氧分子的濃度成反比。我們采用了與藍(lán)光同步的紅光光源作為參比，測(cè)量激發(fā)紅光與參比光之間的相位差，并與內(nèi)部標(biāo)定值比對(duì)，從而計(jì)算出氧分子的濃度，經(jīng)過(guò)線性化和溫度補(bǔ)償，輸出最終值。

其他分類方式：

溶解氧分析儀按便攜性分為臺(tái)式溶解氧分析儀、便攜式溶解氧分析儀和筆式溶解氧分析儀。筆式溶解氧分析儀，測(cè)量的范圍小，為專用簡(jiǎn)便儀器；臺(tái)式和便攜式溶解氧分析儀的測(cè)量范圍都比較廣，不同點(diǎn)在于便攜式溶解氧分析儀采用的是直流供電，可攜帶到現(xiàn)場(chǎng)，更加方便。

按用途分為實(shí)驗(yàn)室用溶解氧分析儀和工業(yè)在線溶解氧分析儀。實(shí)驗(yàn)室用溶解氧分析儀測(cè)量范圍廣、功能多、測(cè)量精度高；工業(yè)用溶解氧分析儀的特點(diǎn)是要求穩(wěn)定性好、工作可靠，有一定的測(cè)量精度、環(huán)境適應(yīng)能力強(qiáng)、抗干擾能力強(qiáng)，具有模擬里量輸出、數(shù)字通訊、上下限報(bào)警和控制功能等。

按先進(jìn)程度又可以分為經(jīng)濟(jì)型、智能型和精密型溶解氧分析儀或分為針式和數(shù)顯式溶解氧分析儀，這主要是對(duì)最后讀數(shù)的方便性和準(zhǔn)確性進(jìn)行的分類。

選型指南1.(1)氧的溶解度系數(shù)：由于溶解度系數(shù)a 不僅受溫度的影響，而且受溶液的成分的影響。在相同氧分壓下，不同組分的實(shí)際氧濃度也可能不同。根據(jù)亨利定律可知氧濃度與其分壓成正比，對(duì)于稀溶液，溫度變化溶解度系數(shù)a 的變化約為2%/℃。(2)膜的擴(kuò)散系數(shù)：根據(jù)阿侖尼烏斯定律，溶解度系數(shù)β與溫度T 的關(guān)系為：C=KPO2·exp(-β／T)，其中假定K、PO2 為常數(shù)，則可以計(jì)算出β在25℃時(shí)為2.3%/℃。當(dāng)溶解度系數(shù)a 計(jì)算出來(lái)后，可通過(guò)儀表指示和化驗(yàn)分析值對(duì)比計(jì)算出膜的擴(kuò)散系數(shù)(這里略去計(jì)算過(guò)程)，膜的擴(kuò)散系數(shù)在25℃時(shí)為1.5%/℃。2. 大氣壓的影響根據(jù)Henry 定律，氣體的溶解度與其分壓成正比。氧分壓與該地區(qū)的海拔高度有關(guān)，高原地區(qū)和平原地區(qū)的差可達(dá)20%，使用前必須根據(jù)當(dāng)?shù)卮髿鈮哼M(jìn)行補(bǔ)償。有些儀表內(nèi)部配有氣壓表，在標(biāo)定時(shí)可自動(dòng)進(jìn)行校正；有些儀表未配置氣壓表，在標(biāo)定時(shí)要根據(jù)當(dāng)?shù)貧庀笳咎峁┑臄?shù)據(jù)進(jìn)行設(shè)置，如果數(shù)據(jù)有誤，將導(dǎo)致較大的測(cè)量誤差。3. 溶液中含鹽量鹽水中的溶解氧明顯低于自來(lái)水中的溶解氧，為了準(zhǔn)確測(cè)量，必須考慮含鹽量對(duì)溶解氧的影響。在溫度不變的情況下，鹽含量每增加100mg/L，溶解氧降低約1%。如果儀表在標(biāo)定時(shí)使用的溶液的含鹽量低，而實(shí)際測(cè)量的溶液的含鹽量高，也會(huì)導(dǎo)致誤差。在實(shí)際使用中必須對(duì)測(cè)量介質(zhì)的含鹽量進(jìn)行分析，以便準(zhǔn)確測(cè)量及正確補(bǔ)償。4. 樣品的流速氧通過(guò)膜擴(kuò)散比通過(guò)樣品進(jìn)行擴(kuò)散要慢，必須保證電極膜與溶液完全接觸。對(duì)于流通式檢測(cè)方式，溶液中的氧會(huì)向流通池內(nèi)擴(kuò)散，使靠近膜的溶液中的氧損失，產(chǎn)生擴(kuò)散干擾，影響測(cè)量。為了測(cè)量準(zhǔn)確，應(yīng)增加流過(guò)膜的溶液的流量來(lái)補(bǔ)償擴(kuò)散失去的氧，樣品的最小流速為0.3m/s。

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