溶解氧传感器(极谱式)课件.pdf

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Clark 溶解氧传感器 (极谱式) 原理 内部结构:传感器外表看去是由一个被选择性薄膜封闭的充满着电解液的腔室。 里面是由金质的阴极和银质的阳极,在两电极中间充斥着氯化钾电解液。测量时 电极间被施加0.8V 电压,这时进入腔室内的氧气在阴极上被电离,在此过程中 - - - 释放出电子。(反应过程为:阳极 Ag+Cl →AgCl+e 阴极 O +2H O+4e→4OH)这 2 2 些电子在电解液中形成电流,而透过膜的氧量与水中溶解氧的量成正比,此时探 头检测电流的强度。根据法拉第定律:流过电极的电流和氧分压成正比,在温度 不变的情况下电流和氧浓度之间呈线性关系。同时热敏电阻检测溶液温度对盐浓 度进行温度补偿。 注意:整个过程中电解质参与反应,因此需要隔段时间更换电解液。例如,当 测量误差较大时就意味着您是时候更换电解液了。 光学溶解氧传感器 光学溶解氧传感器由一个蓝色光源,一个感应面和红光接收器组成。 感应面是 一种稳定的活性氧化合物,能够使氧稳定渗透的聚合物构成,通常选用的材料是 聚硅酮。 原理:简单的说就是利用了荧光猝灭法。氧气在这里被当做了猝灭剂。蓝色光从 光源照射到感应面上,感应面吸收能量产生红色的荧光。此时附着在感应面上的 氧发挥猝灭剂的作用——降低发射光强度,使得发射光强度与水中氧浓度呈反比 关系。即水中氧含量越大发射光强度越低。随后发射光被接收器接收到,经计算 转化为水中含氧量。同时热敏电阻检测溶液温度对盐浓度进行温度补偿。 电导率 原理:采用四电极法测量。两对石墨电极上,每对均加载恒定的电压。通过测量 电极间流过电流的强度来计算溶液的电导率。若溶液的导电性改变,电极间流通 的电流亦会随之改变 pH 原理:实际上也是一种离子选择性电极——pH 玻璃电极属于非晶体膜电极。主 要部分是一个玻璃泡,泡的下半部是由SiO2 (72.2%,摩尔分数)基体中加入Na O 2 (21.4% )和少量 CaO (6.4% )经烧结而成玻璃薄膜,膜厚约 30~100μ m ,泡 内装有 pH 一定的 0.1mol/L 的 HCl 缓冲溶液作为内参比溶液,其中插入一支 Ag-AgCl 电极(或甘汞电极)作为内参比电极。 pH 电极在使用前必须在水中浸泡一定时间。浸泡时,由于硅酸盐盐结构中的 2- + + 14 SiO3 离子与H 的键合力远大于与Na 的键合力(约为10 倍),玻璃表面形成一 + 层水合硅胶层。玻璃膜外表面的Na 与水中质子发生如下交换反应: + - + + - H +Na+Gl ) Na ( ) H Gl ( ) (液) (固 液 + 固 Gl 式中 表示玻璃膜的硅氧结构。 Na+ 其他二价、高价离子不能进入晶格与 发生交换。 + - + H Gl ) H 交换达平衡后,玻璃表面几乎全部由硅酸(

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