如何测量溶解氧？

如何测量溶解氧？

溶解氧是一种反应性气体，用于测量。直到20世纪60年代初，还没有简单的溶液来测定溶解氧，通常使用滴定法，即所谓的温克勒滴定法，由Lajos Winkler于1888年发表。使用碘含量法的滴定法测定溶解氧。这是一个多阶段的过程，只能在实验室条件下进行，需要付出一些努力和相应的不确定性。

电化学传感器系列

1962年，利兰·克拉克（Leland Clark，1918-2005）发表了以他的名字命名的克拉克电极，这是电化学氧传感器之母。这是一个充满电解质的电化学电池，通过带有电极系统的透气（聚四氟乙®烯）膜与要检查的介质分离，其中阴极表面的溶解氧被减少。在此过程中流动的电流是消耗氧气的直接测量，因此可用于测量氧气。

在这种类型的电池中，测量设备在电极之间施加规定的电压，在此电压下该过程以最佳方式运行。

WTW®品牌的传感器，例如用于废水分析的TriOxmatic®系列传感器，已经并将继续按照这一原理工作。TriOxmatic® 这个名字来源于第三个电极，该电极监测所用电解质的质量并发出更换电解质的信号。

WTW开发了另一种类型的溶解氧传感器，至今仍被广泛使用，特别是在现场，也用于实验室应用：CellOx® 系列原电流氧传感器。

原理图显示了设计：

与极谱氧传感器相比，这些传感器具有一种内部电池单元，可以自行产生所需的电压：阴极由金制成，阳极由铅制成。

在氧气存在的情况下，会发生以下氧化还原方程：

2 Pb → 2 Pb2++ 4e 氧化-

4e + O-2+ 2 小时2O → 4OH 减少-

2 铅 + O2+ 2 小时2O → 2 Pb（OH）2总体反应

这表明这些传感器需要维护，因为必须不时去除氢氧化铅中的沉淀物。然而，优势是显而易见的，这些传感器不必像极谱传感器那样或至少连接到一定时间才能实现其全部功能，但即使在拔下插头或打开时，实际上也可以运行。DIN EN ISO 5814 中还描述了电化学氧传感器的功能。

电化学氧传感器的特点

从上面的等式中可以看出，电化学氧传感器会消耗氧气。必须提供这种氧气。在实验室中，需要搅拌，但对于河流、溪流或湖泊等水体，自然流量一般是足够的。如果不能保证这一点，传感器消耗的氧气将多于供应给它的氧气，并且读数会降低。

使用光学测量

合适染料的这种荧光会根据所谓的猝灭剂（在我们的例子中为大气中的氧气）的浓度而减少或熄灭。

激发光和发射光之间的相移

除了强度降低之外，还有一个更稳定的行为：随着猝灭剂浓度的增加，照射光和荧光灯之间的相位角发生变化：

无氧时的最大强度

该方法现在也是国际标准，并在 DIN ISO 17289-12 2014 中进行了描述。在赛莱默，专为废水处理而设计的FDO® 700 IQ和专为实验室和现场应用而设计的FDO® 925都按照这一原理工作。

由于光学氧传感器不消耗氧气，因此原则上不需要搅拌，但它支持溶解在顶层的氧气的交换，从而保护染料免受损坏。