如何測量溶解氧？

如何測量溶解氧？

溶解氧是一種反應性氣體，用于測量。直到20世紀60年代初，還沒有簡單的溶液來測定溶解氧，通常使用滴定法，即所謂的溫克勒滴定法，由Lajos Winkler于1888年發表。使用碘含量法的滴定法測定溶解氧。這是一個多階段的過程，只能在實驗室條件下進行，需要付出一些努力和相應的不確定性。

電化學傳感器系列

1962年，利蘭·克拉克（Leland Clark，1918-2005）發表了以他的名字命名的克拉克電極，這是電化學氧傳感器之母。這是一個充滿電解質的電化學電池，通過帶有電極系統的透氣（聚四氟乙®烯）膜與要檢查的介質分離，其中陰極表面的溶解氧被減少。在此過程中流動的電流是消耗氧氣的直接測量，因此可用于測量氧氣。

在這種類型的電池中，測量設備在電極之間施加規定的電壓，在此電壓下該過程以最佳方式運行。

WTW®品牌的傳感器，例如用于廢水分析的TriOxmatic®系列傳感器，已經并將繼續按照這一原理工作。TriOxmatic® 這個名字來源于第三個電極，該電極監測所用電解質的質量并發出更換電解質的信號。

WTW開發了另一種類型的溶解氧傳感器，至今仍被廣泛使用，特別是在現場，也用于實驗室應用：CellOx® 系列原電流氧傳感器。

原理圖顯示了設計：

與極譜氧傳感器相比，這些傳感器具有一種內部電池單元，可以自行產生所需的電壓：陰極由金制成，陽極由鉛制成。

在氧氣存在的情況下，會發生以下氧化還原方程：

2 Pb → 2 Pb2++ 4e 氧化-

4e + O-2+ 2 小時2O → 4OH 減少-

2 鉛 + O2+ 2 小時2O → 2 Pb（OH）2總體反應

這表明這些傳感器需要維護，因為必須不時去除氫氧化鉛中的沉淀物。然而，優勢是顯而易見的，這些傳感器不必像極譜傳感器那樣或至少連接到一定時間才能實現其全部功能，但即使在拔下插頭或打開時，實際上也可以運行。DIN EN ISO 5814 中還描述了電化學氧傳感器的功能。

電化學氧傳感器的特點

從上面的等式中可以看出，電化學氧傳感器會消耗氧氣。必須提供這種氧氣。在實驗室中，需要攪拌，但對于河流、溪流或湖泊等水體，自然流量一般是足夠的。如果不能保證這一點，傳感器消耗的氧氣將多于供應給它的氧氣，并且讀數會降低。

使用光學測量

合適染料的這種熒光會根據所謂的猝滅劑（在我們的例子中為大氣中的氧氣）的濃度而減少或熄滅。

激發光和發射光之間的相移

除了強度降低之外，還有一個更穩定的行為：隨著猝滅劑濃度的增加，照射光和熒光燈之間的相位角發生變化：

無氧時的最大強度

該方法現在也是國際標準，并在 DIN ISO 17289-12 2014 中進行了描述。在賽萊默，專為廢水處理而設計的FDO® 700 IQ和專為實驗室和現場應用而設計的FDO® 925都按照這一原理工作。

由于光學氧傳感器不消耗氧氣，因此原則上不需要攪拌，但它支持溶解在頂層的氧氣的交換，從而保護染料免受損壞。