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水中溶解氧的测量原理——极谱法

目录

摘要 1

1.水中溶解氧的定义 1

2.溶解氧测量的原理 2

3.极谱传感器简介 2

????极化电压的组成 4

????扩散平台 5

摘要

溶解氧是溶解在水中的空气中的分子态氧，英文名为DissolvedOxygen,简称DO。测量溶解氧是继测量pH、电导率之后最常用的一种水质监测方法，也是衡量水质好坏的重要指标。作为水质监测的重要指标之一，溶解氧的多少是衡量水体自净能力的关键参数。溶解氧高有利于对水体中各类污染物的降解，

从而使水体较快得以净化；反之，溶解氧低，水体中污染物降解较缓慢。溶解氧(DO)是指溶解于水中的氧的含量，它以每升水中氧气的毫克数表示(mg/L),溶解氧以分子状态存在于水中。

1.水中溶解氧的定义

作为水质监测的重要指标之一，溶解氧的多少是衡量水体自净能力的关键参数。溶解氧高有利于对水体中各类污染物的降解，从而使水体较快得以净化；反之，溶解氧低，水体中污染物降解较缓慢。溶解氧(DO)是指溶解于水中的氧的含量，它以每升水中氧气的毫克数表示(mg/L),溶解氧以分子状态存在于水中。

溶解氧(DissolvedOxygen):是指溶解于水中分子状态的氧，即水中的O?,用DO表示。溶解氧是水生生物生存不可缺少的条件。溶解氧的一个来源是水中溶解氧未饱和时，大气中的氧气向水体渗入；另一个来源是水中植物通过光合作用释放出的氧。溶解氧随着温度、气压、盐分的变化而变化，一般说来，温度越高，溶解的盐分越大，水中的溶解氧越低；气压越高，水中的溶解氧越高。溶解氧除了被通常水中硫化物、亚硝酸根、亚铁离子等还原性物质所消耗外，

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也被水中微生物的呼吸作用以及水中有机物质被好氧微生物的氧化分解所消

耗。所以说溶解氧是水体的资本，是水体自净能力的表示。天然水中溶解氧近于饱和值(9ppM),藻类繁殖旺盛时，溶解氧含量下降。水体受有机物及还原性物质污染可使溶解氧降低，对于水产养殖业来说，水体溶解氧对水中生物如鱼类的生存有着至关重要的影响，当溶解氧低于4mg/L时，就会引起鱼类窒息死亡，对于人类来说，健康的饮用水中溶解氧含量不得小于6mg/L。当溶解氧(DO)消耗速率大于氧气向水体中溶入的速率时，溶解氧的含量可趋近于0,此时厌氧菌得以繁殖，使水体恶化，所以溶解氧大小能够反映出水体受到的污染，特别是有机物污染的程度，它是水体污染程度的重要指标，也是衡量水质的综合指标[2]。因此，水体溶解氧含量的测量，对于环境监测以及水产养殖业的发展都具有重要意义。

2.溶解氧测量的原理

水中溶解氧的含量与大气压力、水温及含盐量等因素有关，目前溶解氧的检测方法有三种：碘量法、电化学法和光学法，相关的标准有：

《水质溶解氧的测定碘量法》(GB7489-1987)

《水质溶解氧的测定电化学探头法》(HJ506-2009)美国ASTM标准(D888-05)

碘量法是一种比较传统的化学分析方法，随着传感器技术的发展，仪器监测替代手工滴定，电化学法和光学法成为了市面上比较常见的DO监测方法。

3.极谱传感器简介

溶解氧是溶解在水中的空气中的分子态氧，英文名为DissolvedOxygen,简称DO。测量溶解氧是继测量pH、电导率之后最常用的一种水质监测方法，也是衡量水质好坏的重要指标。

电化学(极谱法)溶氧传感器结构如图1所示。

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Membrane

Membrane

Cathode(Gold)

Anode(Silver)

Electrolyte

μAMeter

十

0.8VDC

图1电化学(极谱法)溶氧传感器

该传感器由阴极、阳极、电解液以及半透膜等主要部件构成，在直流极化电压作用下，溶解在水中的氧气穿过半透膜到达阴极发生还原反应

O?+2H?O+4e-=40H-

同时阳极发生氧化反应

4Ag=4Ag*+4e-

图2是极谱氧传感器的示意图。

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图2极谱氧传感器的示意图

测量水中溶解氧(DO)浓度最常用的装置之一被称为极谱传感器。极谱传感器通过与水溶液中的溶解氧的电化学反应来工作；通过产生的电信号表示DO浓度。

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极谱法溶解氧传感器的基本设计由工作电极(阴极)、对电极(阳极)、参比电极、电压源和电流检测器组成。

从阳极到阴极的电子流(电流)代表测量信号，它与被测溶液中氧气的分压成正比。这些反应不会自动开始；极化电压必须大于阴极反应的标准氧化还原电位(+401mV),但极性相反。这个负极化电压必须绝对恒定，并且相对于参比电极是稳定的。

相对于标准氢电极，测量标准氧