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溶解氧監(jiān)測儀的電解原理

2021-11-22 閱讀(1649)

溶解氧儀適用于各種環(huán)境中溶解氧含量的測量,特別是養(yǎng)殖水體、光合作用和現(xiàn)場測量。很多人都很好奇這個儀表的工作原理。一個小儀表實際上可以測量水中的氧氣含量。那么溶解氧儀的工作原理是什么呢?

溶解氧儀一般采用隔膜電極作為換能器,將溶解氧濃度(實際上是氧分壓)轉(zhuǎn)換成電信號,然后進(jìn)行放大調(diào)整(包括鹽度和溫度補(bǔ)償),通過模數(shù)轉(zhuǎn)換顯示。

溶解氧儀的電解質(zhì)是鉀溶液。陰極的外表面覆蓋有透氧膜。隔膜可以由透氣材料制成,例如聚四氟乙烯、聚氯乙烯、聚乙烯和硅橡膠。在陽極和陰極之間施加0.51.5伏的極化電壓。一些極化電壓0.7 伏。當(dāng)溶解氧通過薄膜到達(dá)金陰極表面時,在電極上發(fā)生如下反應(yīng):

陰極還原:O2+2H2O+4e→4OHˉ;同時陽極被氧化:4Clˉ+4Ag-4e→4AgCl;一般情況下,還原氧化反應(yīng)產(chǎn)生的擴(kuò)散電流i∞的值與溶解氧濃度成正比??梢杂靡韵鹿奖硎荆?/span>

i∞=nFA(Pm/L)Cs 其中: i∞-穩(wěn)定擴(kuò)散電流 n-獲得和失去的電子數(shù);F-法拉第常數(shù)(96500 庫侖);A-陰極表面積(平方厘米);Pm-薄膜滲透系數(shù)(cm2/sec);L-薄膜厚度(cm);Cs-溶解氧濃度(ppm)。當(dāng)電極結(jié)構(gòu)和薄膜確定時,APm、L、n等都是公式中的常數(shù)。設(shè)K=nFA(Pm/L),則上式中:i∞=KCs。

由以上內(nèi)容可知,只要能測出擴(kuò)散電流i∞,就可以測出溶解氧濃度。為了消除溫度、鹽度和氣壓的影響,每個型號的產(chǎn)品都使用自己的技術(shù)進(jìn)行補(bǔ)償。原電池:當(dāng)外部氧分子穿透薄膜進(jìn)入電極內(nèi)相到達(dá)陰極三相界面時,發(fā)生如下反應(yīng):

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成氫氧根離子,而同時,電路外接。獲得電子;鉛陽極被氫氧化鉀溶液腐蝕,生成氫鉀鉛酸,同時向外電路輸出電子。接通外電路后,會有信號電流通過,其值與溶解氧濃度成正比。

 




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