Энциклопедия знаний измерителя растворенного кислорода
Как работает измеритель растворенного кислорода
Анализаторы растворенного кислорода в основном используют диафрагменные электроды в качестве преобразователей для преобразования концентрации растворенного кислорода (фактически парциального давления кислорода) в электрические сигналы, которые затем усиливаются и корректируются (включая компенсацию солености и температуры) и отображаются путем аналого-цифрового преобразования. Существует два типа мембранных электродов для измерения растворенного кислорода: полярографические (Polarography) и гальванические (Galvanic Cell). Полярография: в электроде в качестве катода используется золотое (Au) кольцо или платиновое (Pt) золотое кольцо; в качестве анода используется хлорид серебра (или ртуть-хлорид ртути). Электролит – раствор хлорида калия. Наружная поверхность катода покрыта кислородопроницаемой пленкой. В пленке могут использоваться воздухопроницаемые материалы, такие как политетрафторэтилен, поливинилхлорид, полиэтилен, силиконовый каучук и т. д. Между катодным и анодным электродами прикладывается напряжение поляризации от 0,5 до 1,5 вольт. Некоторые имеют напряжение поляризации 0,7 вольт. Когда растворенный кислород проникает через мембрану и достигает поверхности золотого катода, на электроде происходит следующая реакция.
Катод восстанавливается: O2 плюс 2H2O плюс 4e→4OHˉ; при этом анод окисляется: 4Clˉ плюс 4Ag-4e→4AgCl; при нормальных обстоятельствах значение диффузионного тока i∞, генерируемого вышеописанной реакцией восстановления-окисления, пропорционально концентрации растворенного кислорода. Его можно представить следующей формулой:
i∞=nFA(Pm/L)Cs В формуле: i∞-диффузионный ток в стационарном состоянии n-количество присоединенных и потерянных электронов; F-константа Фарадея (96500 Кл); А-площадь поверхности катода (квадратный сантиметр); Коэффициент проницаемости Pm-пленки (см2/сек); толщина L-пленки (см); Концентрация растворенного кислорода Cs (ppm). При определении структуры электрода и пленки все A, Pm, L, n и т. д. в формуле являются константами. Пусть K= nFA(Pm/L), тогда в приведенной выше формуле: i∞=KCs.
Таким образом, можно видеть, что пока измеряется диффузионный ток i∞, можно измерять концентрацию растворенного кислорода. Чтобы исключить влияние температуры, солености и атмосферного давления, каждая модель использует собственную технологию компенсации. Гальванический элемент: когда внешние молекулы кислорода проникают через пленку во внутреннюю фазу электрода и достигают трехфазной поверхности катода, происходит следующая реакция.
Серебряный катод восстанавливается: O2 плюс 2H2O плюс 4e→4OHˉ В то же время свинцовый анод окисляется: 2Pb плюс 2KOH плюс 4OHˉ-4e→2KHPbO2 плюс 2H2O То есть кислород восстанавливается до гидроксид-ионов на серебряный катод и одновременно внешняя цепь набирают электроны; свинцовый анод заменен гидроксидом калия
Раствор корродирует с образованием калий-водородной свинцовой кислоты и в то же время выводит электроны во внешнюю цепь. После подключения внешней цепи проходит сигнальный ток, величина которого пропорциональна концентрации растворенного кислорода.
в
Метод калибровки измерителя растворенного кислорода
Анализаторы растворенного кислорода, как правило, можно откалибровать с помощью стандартных растворов или отбора проб на месте.
(1) Метод калибровки стандартного раствора измерителя растворенного кислорода: калибровка стандартного раствора обычно использует калибровку по двум точкам, то есть калибровку нулевой точки и калибровку диапазона. В качестве раствора для калибровки нулевой точки можно использовать 2-процентный раствор Na2SO3. Калибровочный раствор диапазона можно выбрать в соответствии с диапазоном измерений прибора: 4 М раствор KCl (2 мг/л); 50-процентный раствор метанола (21,9 мг/л).
(2) Метод отбора проб и калибровки измерителя растворенного кислорода на месте (метод Винклера): при фактическом использовании измерителя растворенного кислорода метод Винклера часто используется для калибровки измерителя растворенного кислорода на месте. При использовании этого метода возможны две ситуации: при отборе проб показания счетчика равны М1, а аналитическое значение равно А. Когда счетчик откалиброван, показания счетчика по-прежнему равны М1. В это время необходимо только отрегулировать показания счетчика, чтобы они были равны A; при отборе проб показание счетчика равно M1, значение лабораторного анализа равно A, а показание счетчика изменяется на M2 при калибровке счетчика. В это время показание счетчика не может быть отрегулировано равным A, но показание счетчика должно быть отрегулировано до 1MA×M2.
