溶解氧的工作原理

溶解氧是水质的一个关键指标，在各种应用中都受到依赖。在工业水处理中，溶解氧水平可以指示导致设备腐蚀的水质问题。在水产养殖、鱼类运输和水族馆应用中，监测溶解氧以确保水生生物在其栖息地中有足够的氧气生存、生长和繁殖。在市政水处理设施中，在曝气水处理过程中监测废水中的溶解氧。
测量溶解氧浓度
可以使用溶解氧传感器连续采样或监测水中的溶解氧浓度。溶解氧探头如何工作？这个问题的答案取决于所使用的溶解氧传感器的类型。市售的溶氧传感器通常分为电溶氧传感器、极谱溶氧传感器和光学溶氧传感器三大类。
每种类型的溶解氧传感器的工作方式略有不同。因此，每种溶解氧传感器类型都有优点和缺点，具体取决于要使用的水测量应用。
电化学溶解氧传感器的工作原理：
电化学溶解氧传感器有电式DO传感器和极谱式DO传感器两种。在电化学溶解氧传感器中，溶解氧通过透氧膜从样品中扩散并进入传感器。一旦氧气进入传感器，就会发生化学还原反应，从而产生电信号。溶解氧仪器可以读取此信号。
极谱法与电溶解氧传感器：
电流型 DO 传感器和极谱 DO 传感器之间的区别在于，极谱 DO 传感器需要施加恒定电压。它必须被极化。相比之下，由于阳极（锌或铅）和阴极（银）的材料特性，原电 DO 传感器是自极化的。这意味着虽然电流型溶解氧传感器可以在校准后立即使用，但极谱传感器需要 5-15 分钟的预热时间。
光学溶解氧传感器的工作原理：
光学溶解氧传感器没有阳极或阴极，并且在氧气测量期间不会降解。相反，传感器帽包含一种发光染料，当暴露在蓝光下时会发出红色光。氧气会干扰染料的发光特性，这种现象称为“猝灭”。光电二极管将“猝灭”发光与比较参考读数，以便计算水中的溶解氧浓度。
光学与电动 DO 传感器：
光学溶解氧测量和电流溶解氧测量都有优点和好处。好消息是这两种技术在测量溶解氧浓度时提供了相似的准确性。这在广泛的测量范围内都是正确的：现场测试显示光学和安培 DO 传感器的结果相似，范围从 ~1mg/L 到 14mg/L。
光学和电动 DO 传感器之间的区别之一是电动 DO 传感器依赖于流量。这意味着需要最小流入速度（Sensorex 型号为 2 英寸/秒）才能保持测量精度。光学 DO 传感器不需要最小流入速度。
某些样品成分可能会干扰测量精度。硫化氢，例如在废水、湖底和湿地中发现的化合物，会穿透电动传感器膜。在这些环境中，光学溶解氧传感器将是更好的选择，因为这些传感器不太容易受到 H2S 的干扰。
与光学 DO 传感器相比，电化学 DO 传感器的优势之一是电化学 DO 传感器的响应时间更快。根据膜材料的不同，电溶氧传感器的响应速度比光学溶氧传感器快2-5倍。光学 DO 传感器的这种限制在需要大样本测量的应用中更加麻烦。在为连续监测应用选择 DO 传感器时，响应时间通常不是限制因素。