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在线溶氧仪实用的两种膜电极类型介绍

发布时间:2020-04-02人气:26

在线溶氧仪作为溶氧仪的一种,可用来测量用来对氧含量会影响反应速度、流程效率或环境的流程进行监控:如水产养殖、生物反应、环境测试(湖、溪、海洋)、水/废水处理、葡萄酒生产。在线溶氧仪工作原理也是以隔膜电极作换能器,将溶氧浓度(实际上是氧分压)转换成电信号,再经放大、调整(包括盐度、温度补偿),由模数转换显示。

下面我们来看下在线溶氧仪实用的膜电极有两种类型:分别为极谱型和原电池型。

首先我们来看下极谱型介绍:电极中,由黄金(Au)环或铂(Pt)金环作阴极;银-氯化银(或汞-氯化亚汞)作阳极;电解液为氯化钾溶液。阴极外表面覆盖一层透氧薄膜。薄膜可采用聚四氟乙烯、聚氯乙烯、聚乙烯、硅橡胶等透气材料。阴阳两电极之间外加0.5~1.5伏的极化电压。有的极化电压为0.7伏。当溶解氧透过薄膜到达黄金阴极表面,在电极上发生如下反应:

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阴极被还原:O2+2H2O+4e→4OHˉ;同时,阳极被氧化:4Clˉ+4Ag-4e→4AgCl;在正常情况下,上述还原-氧化反应产生的扩散电流i∞之值与溶氧浓度成正比。

可用下式表示:i∞=nFA(Pm/L)Cs;式中:i∞-稳定状态的扩散电流 n-得失电子数 F-法拉第常数(96500 库仑) A-阴极表面积(平方厘米) Pm-薄膜的渗透系数(厘米2/秒) L-薄膜的厚度(厘米) Cs-溶解氧浓度(ppm) 当电极结构和薄膜确定之后,式中A、Pm、L、n等均为常数。令K= nFA(Pm/L),则上式中:i∞=KCs。因此可见,只要测得扩散电流i∞,即可测得溶解氧浓度。为消除温度、盐度和气压因素影响,各型号产品采用各自技术进行补偿。

接着我们来看下原电池型:当外界氧分子透过薄膜进入电极内相到达阴极的三相界面时,产生下式反应:

银阴极被还原:O2+2H2O+4e→4OHˉ;同时,铅阳极被氧化:2Pb+2KOH+4OHˉ-4e→2KHPbO2+2H2O;即:氧在银阴极上被还原为氢氧根离子,并同时向外电路获得电子;铅阳极被氢氧化钾溶液腐蚀,生成铅酸氢钾,同时向外电路输出电子。接通外电路之后,便有信号电流通过,其值与溶氧浓度成正比。

在线溶氧仪的特点是稳定性好、工作可靠,有一定的测量精度、环境适应能力强、抗干扰能力强,具有模拟里量输出、数字通讯、上下限报警和控制功能等,是一种高智能化在线连续监测仪。

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