Енциклопедія знань вимірювача розчиненого кисню
Як працює вимірювач розчиненого кисню
Аналізатори розчиненого кисню здебільшого використовують діафрагмові електроди як перетворювачі для перетворення концентрації розчиненого кисню (фактично парціального тиску кисню) в електричні сигнали, які потім посилюються та регулюються (включно з компенсацією солоності та температури) і відображаються шляхом аналого-цифрового перетворення. Існує два типи мембранних електродів для вимірювання розчиненого кисню: полярографічні (Polarography) і гальванічні (Galvanic Cell). Полярографія: в електроді золоте (Au) кільце або платинове (Pt) золоте кільце використовується як катод; в якості анода використовується хлорсрібний (або ртутно-хлористий). Електроліт - розчин хлориду калію. Зовнішня поверхня катода покрита киснепроникною плівкою. Плівка може використовувати дихаючі матеріали, такі як політетрафторетилен, полівінілхлорид, поліетилен, силіконова гума тощо. Між катодним і анодним електродами прикладається напруга поляризації 0.5–1,5 вольт. Деякі мають напругу поляризації 0,7 вольт. Коли розчинений кисень проникає через мембрану і досягає поверхні золотого катода, на електроді відбувається наступна реакція.
Катод відновлюється: O2 плюс 2H2O плюс 4e→4OHˉ; при цьому анод окислюється: 4Clˉ плюс 4Ag-4e→4AgCl; за звичайних умов значення дифузійного струму i∞, створюваного вищезгаданою реакцією відновлення-окислення, пропорційне концентрації розчиненого кисню. Його можна представити такою формулою:
i∞=nFA(Pm/L)Cs У формулі: i∞-дифузійний струм у стаціонарному стані n-кількість прибулих і втрачених електронів; F-постійна Фарадея (96500 кулонів); Площа поверхні А-катода (квадратний сантиметр); Pm-коефіцієнт проникнення плівки (см2/с); Товщина L-плівки (см); Cs-концентрація розчиненого кисню (ppm). Коли визначено структуру електрода та плівку, A, Pm, L, n тощо у формулі є константами. Нехай K= nFA(Pm/L), тоді у наведеній вище формулі: i∞=KCs.
Отже, можна побачити, що поки вимірюється струм дифузії i∞, можна виміряти концентрацію розчиненого кисню. Щоб усунути вплив температури, солоності та тиску повітря, кожна модель використовує власну технологію компенсації. Гальванічний елемент: коли зовнішні молекули кисню проникають через плівку у внутрішню фазу електрода і досягають трифазної межі розділу катода, відбувається наступна реакція.
Срібний катод відновлюється: O2 плюс 2H2O плюс 4e→4OHˉ У той же час свинцевий анод окислюється: 2Pb плюс 2KOH плюс 4OHˉ-4e→2KHPbO2 плюс 2H2O Тобто кисень відновлюється до гідроксид-іонів на срібний катод, а разом з тим і зовнішній контур Посилення електронів; свинцевий анод замінюють гідроксидом калію
Розчин кородує, утворюючи калій-водень, свинцеву кислоту, і в той же час виводить електрони до зовнішнього контуру. Після підключення зовнішнього контуру через нього проходить сигнальний струм, величина якого пропорційна концентрації розчиненого кисню.
в
Метод калібрування вимірювача розчиненого кисню
Аналізатори розчиненого кисню зазвичай можна відкалібрувати за допомогою стандартних розчинів або взяття проб на місці.
(1) Метод калібрування стандартного розчину вимірювача розчиненого кисню: калібрування стандартного розчину зазвичай передбачає калібрування за двома точками, тобто калібрування за нульовою точкою та калібрування за діапазоном. Розчин для калібрування нульової точки може використовувати 2% розчин Na2SO3. Розчин для калібрування діапазону можна вибрати відповідно до діапазону вимірювання приладу: 4 М розчин KCl (2 мг/л); 50% розчин метанолу (21,9 мг/л).
(2) Метод відбору проб і калібрування лічильника розчиненого кисню на місці (метод Вінклера): при фактичному використанні лічильника розчиненого кисню метод Вінклера часто використовується для калібрування лічильника розчиненого кисню на місці. При використанні цього методу виникають дві ситуації: при відборі проби показання лічильника дорівнює М1, а аналітичне значення дорівнює А. Коли лічильник відкалібрований, показання лічильника все ще дорівнює М1. У цей час необхідно лише відрегулювати показання лічильника на значення А; під час відбору зразків показання лічильника дорівнюють M1, значення лабораторного аналізу дорівнює A, а під час калібрування лічильника показання лічильника змінюються на M2. Наразі показання лічильника не можна налаштувати так, щоб вони дорівнювали A, але показання лічильника слід налаштувати на 1MA×M2.
