技术文章

Technical articles

当前位置:首页技术文章如何测量水中的溶解氧

如何测量水中的溶解氧

更新时间:2024-06-12点击次数:186

如何测量溶解氧?有几种不同的方法可以测量水中的溶解氧,以下部分提供了概述。

比色法

色度计,也称为滤光光度计,是测量颜色强度的仪器。使用这些仪器时,化学试剂会与样品混合。如果存在目标参数,溶液将具有颜色,其强度将与被测参数的浓度成正比。

光线穿过装有样品溶液的试管,然后穿过彩色滤光片到达光电探测器。选择滤光片以便选择特定波长的光。当溶液为无色时,所有的光都会透过。对于有色样品,光会被吸收,穿过样品的光会成比例地减少。

有两种不同的比色法测定 DO:靛蓝胭脂红和罗达嗪 D。靛蓝胭脂红与 DO 反应形成蓝色复合物。相比之下,罗达嗪 D 与 DO 反应形成亮粉色复合物。


如何测量水中的溶解氧


图 21:根据所使用的比色方法,溶解氧会导致蓝色或亮粉色复合物的形成。


温克勒滴定法

通过温克勒滴定法测定 DO 浓度时也会使用试剂。在此方法中,试剂形成酸性化合物,然后用中和化合物滴定。此外,与比色法一样,会产生颜色变化,并且通过观察发生这种颜色变化的点来确定 DO 浓度。6

许多标准操作程序 (SOP) 仍然要求进行温克勒滴定,特别是在确定生物需氧量 (BOD) 的废水处理实验室。温克勒需要进行三次,并对结果取平均值。

电化学传感器

与通过温克勒滴定或使用比色计测量 DO 不同,电化学传感器(也称为膜覆盖 DO 传感器)不需要试剂。这些传感器提供快速测量并且具有较宽的范围,但水必须连续穿过膜,因为测量过程中会消耗氧气。

电化学传感器有两种类型:极谱式和原电池式。1956 年,Leland Clark 博士在与 YSI 科学家合作时发明了极谱电极。后来开发了原电池,但它测量溶解氧的方式与极谱传感器相同。任一传感器类型均可与ProQuatro和Pro20等 YSI 仪器一起使用。

电化学溶解氧传感器由阳极和阴极组成,阳极和阴极被透氧膜限制在电解质溶液中。溶解在样品中的氧分子在阴极被还原(即消耗)之前扩散通过膜。该反应产生从阴极传输到阳极的电信号,最终到达仪器/仪表。

通过膜扩散的氧气量与膜外氧气的分压和浓度成正比。随着氧气浓度的变化,通过膜扩散的氧气也会变化,这会导致探头电流发生变化按比例。

极谱法

极谱传感器有银阳极和金阴极。这些材料需要在使用前将探头预热或极化 - 这大约需要 10 分钟。极谱传感器比原电池传感器具有更长的使用寿命,因为它并不总是开启(即不总是极化)。

伽伐尼

原电池传感器有一个锌阳极和一个银阴极。这些材料使传感器即使在仪表关闭时也能持续极化,因此不需要预热期。始终开启有一个缺点——这些传感器的寿命比极谱传感器短。

光学传感器

光学和电化学传感器有一些相似之处。首先,这些传感器测量样品中溶解的氧气的压力。“原始"读数表示为 DO%,影响 DO% 的变量是大气压力。气压越高,进入水中的氧气就越多。值得注意的是,DO mg/L 是根据 DO%、温度和盐度计算得出的。

与电化学传感器一样,使用光学传感器时不需要试剂。进行测量时,这两种传感器类型也直接放置在样品中。

光学溶解氧传感器有几个关键结构。光学 DO 传感器的传感器盖包含一个扩散层,DO 在该扩散层上不断移动。与电化学传感器不同,测量过程中不会消耗氧气,因此水不需要连续流过传感器盖。

还有不同的 LED,其中一种(我们大多数 YSI 传感器中的蓝光)会导致传感器盖的另一层(染料层)发光(即发光)。

当氧气穿过扩散层时,它会影响染料层的发光。通过传感层的氧气量与传感层中的发光寿命成反比。发光的寿命由传感器测量并与参考值(在我们的示例中为红光)进行比较,从而可以将 DO决定。


如何测量水中的溶解氧

图 26:典型光学溶解氧传感器的剖析。大多数现代平台均配备光学传感器。