一，在綫溶(róng)解(jiě)氧(yǎng)分(fēn)析儀的工(gōng)作原理
在(zài)綫溶解氧(yǎng)分(fēn)析(xī)儀的核心(xīn)任務是(shì)
連續，實(shí)時(shí)地(dì)測量水體(tǐ)中(zhōng)溶解氧(yǎng)的(dí)濃度(dù)。其工作原(yuán)理基於電(diàn)化(huà)學(xué)或光學傳(chuán)感技術(shù)，其(qí)中(zhōng)電(diàn)化(huà)學法是(shì)目(mù)前應用廣泛的。
1. 電化學(xué)法(fǎ)
這(zhè)是目前(qián)市(shì)場上絕大多數在(zài)綫溶(róng)解(jiě)氧分(fēn)析(xī)儀采用的(dí)技術(shù)。它(tā)的(dí)基本(běn)原(yuán)理類(lèi)似(sì)於一個微(wēi)型燃料電池，傳(chuán)感器探(tàn)頭(tóu)直接接(jiē)觸水樣(yàng)。它又(yòu)主(zhǔ)要分(fēn)為兩種類型：
a) 極譜法 (Polarographic Method / Clark Cell)
這是(shì)經(jīng)典(diǎn)，最常見的(dí)類(lèi)型(xíng)。其探頭通常(cháng)由兩個(gè)電(diàn)極組成：
陰(yīn)極 (Cathode)： 通常(cháng)為金(jīn)或鉑製(zhì)成。
陽(yáng)極 (Anode)： 通常為(wéi)銀(yín)或(huò)鉛(qiān)製(zhì)成。
電解(jiě)液(yè) (Electrolyte)： 通(tōng)常是溶(róng)液，填充(chōng)在兩個電(diàn)極(jí)之(zhī)間(jiān)。
透氣膜 (Gas Permeable Membrane)： 一(yī)層薄薄的(dí)，疏水的塑(sù)料膜(如聚四氟乙烯)，覆蓋在(zài)電極(jí)頂端，隻(zhī)允許(xǔ)氧氣(qì)分子滲透進(jìn)去(qù)，阻擋(dǎng)了(liǎo)水(shuǐ)中的其(qí)他(tā)離(lí)子(zǐ)和雜質(zhì)。
工(gōng)作原(yuán)理流程：
施(shī)加電(diàn)壓： 給(gěi)兩個電(diàn)極(jí)之間施加一(yī)個恒(héng)定的極化電壓(yā)(約(yuē) -0.8V)。
氧氣擴散(sàn)： 水樣中的溶解(jiě)氧分(fēn)子透過透氣膜，擴散到電解液中。
還(huán)原(yuán)反應(yīng)： 到(dào)達陰(yīn)極的(dí)氧分子被(bèi)還原(yuán)，產(chǎn)生電流。反應(yīng)式為：O₂ + 2H₂O + 4e⁻ → 4OH⁻
電流生(shēng)成： 這個還原反應會(huì)在回路中產生一個微(wēi)弱的電流。
濃度(dù)換(huàn)算(suàn)： 該電流的(dí)大(dà)小與(yǔ)水樣(yàng)中(zhōng)溶解氧的(dí)分(fēn)壓成正比，進而與溶(róng)解氧(yǎng)的濃(nóng)度(dù)成正(zhèng)比。 儀器(qì)內部的微處理器(qì)將(jiāng)檢測到的(dí)電流信號轉(zhuǎn)換成標(biāo)準的溶(róng)解氧(yǎng)濃(nóng)度值(mg/L 或(huò) ppm)或飽(bǎo)和度百(bǎi)分比(%)。
b) 電流法(fǎ) (Galvanic Method)
這(zhè)種方(fāng)法的原理(lǐ)與(yǔ)極(jí)譜(pǔ)法(fǎ)類似(sì)，但它(tā)不需(xū)要外(wài)部(bù)施(shī)加(jiā)極(jí)化(huà)電壓(yā)。
電極(jí)構(gòu)成(chéng)： 同(tóng)樣包含陰極和(hé)陽極，但(dàn)它(tā)們(mén)是(shì)由(yóu)兩(liǎng)種(zhǒng)不(bù)同的活性金(jīn)屬構成(例如，陰極(jí)是金(jīn)，陽(yáng)極(jí)是(shì)銀)。
工作(zuò)原理(lǐ)： 兩(liǎng)種金(jīn)屬在水(shuǐ)溶液和電(diàn)解液中(zhōng)自發(fā)形成一個(gè)原電(diàn)池。溶(róng)解氧在(zài)陰(yīn)極被還(huán)原，產(chǎn)生電流(liú)。這個自(zì)發(fā)的電流(liú)大(dà)小(xiǎo)同樣與溶解氧濃度(dù)成(chéng)正(zhèng)比(bǐ)。
特(tè)點(diǎn)： 結構簡(jiǎn)單，啟動快(kuài)，維(wéi)護(hù)方便，但精(jīng)度(dù)和(hé)穩定性(xìng)通常(cháng)略遜於極譜(pǔ)法。
2. 光學法 (Optical Method)
這是一種新興(xīng)的(dí)，越來(lái)越受(shòu)歡迎的(dí)技(jì)術，以其高精度和(hé)免(miǎn)維(wéi)護的(dí)特(tè)點(diǎn)著稱。
傳(chuán)感(gǎn)器構成： 核心是(shì)塗有熒光(guāng)物(wù)質的光(guāng)學敏感膜。
工(gōng)作(zuò)原(yuán)理(lǐ)：
儀器(qì)發出(chū)特定波(bō)長的(dí)藍光照射到(dào)熒光(guāng)膜(mó)上。
熒(yíng)光物(wù)質(zhì)吸(xī)收(shōu)藍(lán)光後被(bèi)激發，隨(suí)後(hòu)釋放出紅光(guāng)。
關鍵點(diǎn)： 水(shuǐ)中(zhōng)溶解氧(yǎng)的(dí)存在(zài)會(huì)“猝(cù)滅(miè)”(Quench)這種(zhǒng)熒光效應，即阻(zǔ)礙熒光的釋(shì)放。氧氣(qì)濃度越高，熒(yíng)光被猝(cù)滅得(dé)越(yuè)厲(lì)害(hài)，釋放的(dí)紅(hóng)光(guāng)就越弱。
儀器(qì)通過檢(jiǎn)測紅(hóng)色熒光的強(qiáng)度(dù)或壽(shòu)命，即(jí)可計算(suàn)出溶解(jiě)氧的(dí)濃度。
光學法(fǎ)的(dí)優勢： 無(wú)需電解液(yè)，無(wú)需(xū)極(jí)化時間，響應速度快，幾乎(hū)無需(xū)維(wéi)護(hù)，抗幹擾能力(lì)強。
二(èr)，在(zài)綫(xiàn)溶解(jiě)氧分(fēn)析儀的應(yīng)用(yòng)領(lǐng)域
由(yóu)於其(qí)能(néng)夠實(shí)時監測(cè)水質狀(zhuàng)況，在(zài)綫溶解(jiě)氧(yǎng)分析(xī)儀在(zài)眾(zhòng)多(duō)工業和科研(yán)領(lǐng)域都(dū)扮演(yǎn)著(zhuó)至關(guān)重要的角(jiǎo)色(sè)。
環境監測(cè)與水資源管理(lǐ)
河流(liú)，湖泊與(yǔ)水庫： 監(jiān)測水(shuǐ)體(tǐ)自(zì)淨能(néng)力(lì)，評估富(fù)營養(yǎng)化(huà)程(chéng)度(dù)，預警藍(lán)藻(zǎo)爆發(fā)和水華(huá)現(xiàn)象。溶(róng)解(jiě)氧是衡量水質好壞(huài)的最關鍵指標之(zhī)一。
汙(wū)水處理(lǐ)廠： 監控曝氣池(chí)中(zhōng)的(dí)溶解(jiě)氧(yǎng)濃度是汙(wū)水處(chǔ)理(lǐ)工(gōng)藝控(kòng)製的“靈魂”。充(chōng)足(zú)的溶(róng)解氧(yǎng)能(néng)保(bǎo)證(zhèng)好(hǎo)氧(yǎng)菌(jūn)高(gāo)效降解有(yǒu)機物(wù)；過低(dī)則會(huì)導致厭(yàn)氧菌滋生，產(chǎn)生(shēng)惡(è)臭氣體；過(guò)高則(zé)會浪費能源。
水(shuǐ)產(chǎn)養殖業
魚塘，蝦塘等養(yǎng)殖場： 溶(róng)解氧(yǎng)直(zhí)接關係到(dào)魚(yú)蝦等水生生(shēng)物的(dí)生(shēng)存。缺(quē)氧是導(dǎo)致大麵積(jī)魚類(lèi)死亡的主(zhǔ)要原(yuán)因(yīn)。在綫分析(xī)儀配(pèi)合報警係(xì)統，可以(yǐ)實現24小時(shí)無人(rén)值(zhí)守監(jiān)控，並(bìng)在溶(róng)氧(yǎng)過低時(shí)自動(dòng)開啟增氧(yǎng)機(jī)，極大(dà)地降(jiàng)低了(liǎo)養殖(zhí)風險和(hé)經濟(jì)損(sǔn)失。
工業生(shēng)產
發(fā)電(diàn)廠(chǎng)： 特別是(shì)核(hé)電站(zhàn)和熱電(diàn)廠(chǎng)，需要(yào)用大(dà)量的冷(lěng)卻(què)水(shuǐ)。溶解氧(yǎng)是(shì)造(zào)成(chéng)冷凝器和(hé)管(guǎn)道係(xì)統(tǒng)腐蝕(shí)的主要(yào)因素之(zhī)一。嚴(yán)格(gé)控製(zhì)補水和處理(lǐ)過程中(zhōng)的溶(róng)解氧(yǎng)含(hán)量至(zhì)關重要。
食品和(hé)飲料加工： 在(zài)釀造(zào)(啤酒(jiǔ)，葡萄酒)，乳製品(pǐn)和(hé)瓶(píng)裝(zhuāng)水(shuǐ)生(shēng)產(chǎn)中(zhōng)，需要(yào)對水源和(hé)生產(chǎn)用水進行嚴格的(dí)溶(róng)解氧監控(kòng)，以保證產品(pǐn)質量和保質期。
造(zào)紙工業： 漂(piāo)白(bái)和(hé)化(huà)學製(zhì)漿過程(chéng)中，溶(róng)解氧的控(kòng)製影響著(zhuó)化(huà)學反應的(dí)效(xiào)率(shuài)和對設備的腐蝕(shí)情況(kuàng)。
生命(mìng)科(kē)學(xué)和(hé)生(shēng)物(wù)技術(shù)領(lǐng)域
發酵罐(guàn)： 在抗生素，疫苗(miáo)，氨基(jī)酸等發酵(jiào)生產過程中(zhōng)，溶(róng)解(jiě)氧是決(jué)定微生物(wù)生長和(hé)產(chǎn)物(wù)合成的(dí)關鍵因素(sù)。需要通過在(zài)綫(xiàn)監(jiān)測和自動(dòng)控(kòng)製攪拌轉(zhuǎn)速或(huò)通(tōng)氣(qì)量(liáng)來維持最佳的(dí)溶氧水平。
教育(yù)與(yǔ)科(kē)研
在各種水處理研究，生(shēng)態學研究和環(huán)境監(jiān)測實驗中，用(yòng)於獲(huò)取精確的(dí)溶(róng)解氧(yǎng)數據。
總(zǒng)結(jié)
在綫(xiàn)溶解(jiě)氧(yǎng)分析儀通過其(qí)核(hé)心技(jì)術(shù)——電化學（極(jí)譜/電(diàn)流）或光(guāng)學(xué)傳感(gǎn)，實(shí)現(xiàn)了(liǎo)對(duì)水(shuǐ)體溶解氧濃(nóng)度的實時(shí)，連(lián)續(xù)監控。它(tā)在(zài)環(huán)境保(bǎo)護(hù)，水處理，工業(yè)生產，生(shēng)命(mìng)科學等(děng)眾多領(lǐng)域(yù)都(dū)是(shì)精密(mì)儀(yí)表，是(shì)保障生(shēng)態平衡，生(shēng)產效率和(hé)水(shuǐ)生(shēng)生物(wù)健康的“哨兵”。
