一、在線溶解氧分析儀的工作原理
在線溶解氧分析儀的核心任務(wù)是
連續(xù)、實時地測量水體中溶解氧的濃度。其工作原理基于電化學(xué)或光學(xué)傳感技術(shù)，其中電化學(xué)法是目前應(yīng)用廣泛的。
1. 電化學(xué)法
這是目前市場上絕大多數(shù)在線溶解氧分析儀采用的技術(shù)。它的基本原理類似于一個微型燃料電池，傳感器探頭直接接觸水樣。它又主要分為兩種類型：
a) 極譜法 (Polarographic Method / Clark Cell)
這是經(jīng)典、最常見的類型。其探頭通常由兩個電極組成：
陰極 (Cathode)：? 通常為金或鉑制成。
陽極 (Anode)：? 通常為銀或鉛制成。
電解液 (Electrolyte)：? 通常是溶液，填充在兩個電極之間。
透氣膜 (Gas Permeable Membrane)：? 一層薄薄的、疏水的塑料膜(如聚四氟乙烯)，覆蓋在電極頂端，只允許氧氣分子滲透進(jìn)去，阻擋了水中的其他離子和雜質(zhì)。
工作原理流程：
施加電壓：? 給兩個電極之間施加一個恒定的極化電壓(約 -0.8V)。
氧氣擴(kuò)散：? 水樣中的溶解氧分子透過透氣膜，擴(kuò)散到電解液中。
還原反應(yīng)：? 到達(dá)陰極的氧分子被還原，產(chǎn)生電流。反應(yīng)式為：O? + 2H?O + 4e? → 4OH?
電流生成：? 這個還原反應(yīng)會在回路中產(chǎn)生一個微弱的電流。
濃度換算：? 該電流的大小與水樣中溶解氧的分壓成正比，進(jìn)而與溶解氧的濃度成正比。? 儀器內(nèi)部的微處理器將檢測到的電流信號轉(zhuǎn)換成標(biāo)準(zhǔn)的溶解氧濃度值(mg/L 或 ppm)或飽和度百分比(%)。
b) 電流法 (Galvanic Method)
這種方法的原理與極譜法類似，但它不需要外部施加極化電壓。
電極構(gòu)成：? 同樣包含陰極和陽極，但它們是由兩種不同的活性金屬構(gòu)成(例如，陰極是金，陽極是銀)。
工作原理：? 兩種金屬在水溶液和電解液中自發(fā)形成一個原電池。溶解氧在陰極被還原，產(chǎn)生電流。這個自發(fā)的電流大小同樣與溶解氧濃度成正比。
特點：? 結(jié)構(gòu)簡單，啟動快，維護(hù)方便，但精度和穩(wěn)定性通常略遜于極譜法。
2. 光學(xué)法 (Optical Method)
這是一種新興的、越來越受歡迎的技術(shù)，以其高精度和免維護(hù)的特點著稱。
傳感器構(gòu)成：? 核心是涂有熒光物質(zhì)的光學(xué)敏感膜。
工作原理：
儀器發(fā)出特定波長的藍(lán)光照射到熒光膜上。
熒光物質(zhì)吸收藍(lán)光后被激發(fā)，隨后釋放出紅光。
關(guān)鍵點：? 水中溶解氧的存在會“猝滅”(Quench)這種熒光效應(yīng)，即阻礙熒光的釋放。氧氣濃度越高，熒光被猝滅得越厲害，釋放的紅光就越弱。
儀器通過檢測紅色熒光的強(qiáng)度或壽命，即可計算出溶解氧的濃度。
光學(xué)法的優(yōu)勢：? 無需電解液，無需極化時間，響應(yīng)速度快，幾乎無需維護(hù)，抗干擾能力強(qiáng)。
二、在線溶解氧分析儀的應(yīng)用領(lǐng)域
由于其能夠?qū)崟r監(jiān)測水質(zhì)狀況，在線溶解氧分析儀在眾多工業(yè)和科研領(lǐng)域都扮演著至關(guān)重要的角色。
環(huán)境監(jiān)測與水資源管理
河流、湖泊與水庫：? 監(jiān)測水體自凈能力、評估富營養(yǎng)化程度、預(yù)警藍(lán)藻爆發(fā)和水華現(xiàn)象。溶解氧是衡量水質(zhì)好壞的最關(guān)鍵指標(biāo)之一。
污水處理廠：? 監(jiān)控曝氣池中的溶解氧濃度是污水處理工藝控制的“靈魂”。充足的溶解氧能保證好氧菌高效降解有機(jī)物；過低則會導(dǎo)致厭氧菌滋生，產(chǎn)生惡臭氣體；過高則會浪費能源。
水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)
魚塘、蝦塘等養(yǎng)殖場：? 溶解氧直接關(guān)系到魚蝦等水生生物的生存。缺氧是導(dǎo)致大面積魚類死亡的主要原因。在線分析儀配合報警系統(tǒng)，可以實現(xiàn)24小時無人值守監(jiān)控，并在溶氧過低時自動開啟增氧機(jī)，極大地降低了養(yǎng)殖風(fēng)險和經(jīng)濟(jì)損失。
工業(yè)生產(chǎn)
發(fā)電廠：? 特別是核電站和熱電廠，需要用大量的冷卻水。溶解氧是造成冷凝器和管道系統(tǒng)腐蝕的主要因素之一。嚴(yán)格控制補(bǔ)水和處理過程中的溶解氧含量至關(guān)重要。
食品和飲料加工：? 在釀造(啤酒、葡萄酒)、乳制品和瓶裝水生產(chǎn)中，需要對水源和生產(chǎn)用水進(jìn)行嚴(yán)格的溶解氧監(jiān)控，以保證產(chǎn)品質(zhì)量和保質(zhì)期。
造紙工業(yè)：? 漂白和化學(xué)制漿過程中，溶解氧的控制影響著化學(xué)反應(yīng)的效率和對設(shè)備的腐蝕情況。
生命科學(xué)和生物技術(shù)領(lǐng)域
發(fā)酵罐：? 在抗生素、疫苗、氨基酸等發(fā)酵生產(chǎn)過程中，溶解氧是決定微生物生長和產(chǎn)物合成的關(guān)鍵因素。需要通過在線監(jiān)測和自動控制攪拌轉(zhuǎn)速或通氣量來維持最佳的溶氧水平。
教育與科研
在各種水處理研究、生態(tài)學(xué)研究和環(huán)境監(jiān)測實驗中，用于獲取精確的溶解氧數(shù)據(jù)。
總結(jié)
在線溶解氧分析儀通過其核心技術(shù)——電化學(xué)（極譜/電流）或光學(xué)傳感，實現(xiàn)了對水體溶解氧濃度的實時、連續(xù)監(jiān)控。它在環(huán)境保護(hù)、水處理、工業(yè)生產(chǎn)、生命科學(xué)等眾多領(lǐng)域都是精密儀表，是保障生態(tài)平衡、生產(chǎn)效率和水生生物健康的“哨兵”。
