在线式溶解氧仪的工作原理、分类及应用

在线式溶解氧仪的工作原理、分类及应用
溶解氧仪（Dissolved oxygen meter），是测量溶解在水溶液内的氧气的含量。氧气通过周围的空气、空气流动和光合作用溶解于水中。一般由显示仪表主机、氧电极两部分组成。氧电极由两个与支持电解质相接触的金属电极、及选择性薄膜组成。
一、在线式溶解氧仪的分类
1、按照工作原理分为极谱式（膜法）、荧光法两种
1）、极谱式在线溶解氧仪（也称膜法在线溶解氧仪）
原理：氧透过隔膜被工作电极还原，产生与氧浓度成正比的扩散电流，通过测量此电流，得到水中溶解氧的浓度。
根据浓度不同，隔膜电极分为极谱式和原电池式两种类型。
极谱式隔膜电极，以银-氯化银作为对电极，电极内部电解液为钾，电极外部为厚度25-50μm的聚乙烯和聚四氟乙烯薄膜，薄膜挡住了电极内外液体交流，使水中溶解氧渗入电极内部，两电极间的电压控制在0.5-0.8V，通过外部电路测得扩散电流可知溶解氧浓度。
原电池式隔膜电极，用银作阳电极，铅作阴电极。阳电极和银电极浸入氢氧化钾电解池中，形成两个半电池，外层同样用薄膜封住。溶解氧在阳极被还原，产生扩散电流，通过测定扩散电流可得溶解氧浓度。

膜电极法是一个目前*常用的一种溶解氧连续测定方法，膜电极又名Clark氧电极，利用膜可渗透氧、但不能渗透水和有机及无机溶质的原理，保护电极不与这类还原物质紧密接触，从而使传感器的灵敏度不受影响。这种半透膜通常采用聚四氟乙烯纤维、聚乙烯等材料组成。
膜电极法溶解氧传感器，是由金电极（阴极）和银电极（阳极）及氯化钾或氢氧化钾电解液组成，氧通过膜扩散进入电解液与金电极和银电极构成测量回路。当给溶解氧分析仪电极加上0.6～0.8V的极化电压时，氧通过膜扩散，阴极释放电子，阳极接受电子，产生电流，整个反应过程为：
阳极反应：4Ag 4Cl-→4AgCl 4e-
阴极反应：O2 2H2O 4e-→4OH-
根据法拉第定律：
当电极结构固定时，在一定温度下，扩散电流的大小只与样品氧浓度成正比例线性关系，测得电流值大小，便可知待测试样中氧的浓度。
2）、荧光法在线式溶解氧仪
荧光法溶解氧测量是基于荧光猝熄原理。蓝光照射到荧光物质上使荧光物质激发并发出红光，由于氧分子可以带走能量（猝熄效应），所以激发的红光的时间和强度与氧分子的浓度成反比。通过测量激发红光与参比光的相位差，并与内部标定值对比，从而可计算出氧分子的浓度。
荧光法溶氧传感器有一层荧光物质，LED光源发出的蓝光照射到荧光物质上，荧光物质被激发，并发出红光；一个光电池检测荧光物质从发射红光到回到基态所需要的时间。这个时间只和蓝光的发射时间以及氧气的多少有关，探头另有一个LED光源，在蓝光发射的同时发射红光，做为蓝光发射时间的参考。传感器周围的氧气越多，荧光物质发射红光的时间就越短。
采用创新的荧光法替代传统的膜式电极，不用更换膜片和电解液，减少了维护工作量，提高了工作可靠性，特别适用于污水处理领域恶劣的工况。此外，荧光法传感器不消耗氧气，所以没有流速和搅动的要求，也不受硫化物等物质的干扰。
ppm级的可广泛应用于化工化肥、环保、制药、生化、食品和自来水等溶液中溶解氧值的连续监测。ppb级的专为电厂、锅炉给水和凝结水等ppb级溶解氧测量设计，它确保了在超低浓度的稳定性和准确性。
二、在线式溶解氧仪的应用
1．应用于水源监测、污水处理等行业
自来水厂为确保水值的质量，对于进入水厂的水源中溶解氧进行检测。污水处理厂对进入厂内进行处理的污水也进行溶解氧的测量。污水处理厂在污水处理过程中，为确保水体中的微生物/细菌的正常生活、确保水处理的效果，污水池的溶解氧含量必须控制在一定的范围内，溶解氧是污水处理过程中，一定要测量的参数之一。
在污水处理等行业中，需要测量水体的生物化学需氧量BOD5（5日生化需要量，代表污水中容易生化降解的指标），以了解污水被处理的效果。溶解氧仪器是测量水体处理前、后溶解氧量变化的方法之一。所以溶解氧分析仪常常用作BOD5中测量溶解氧量变化的检测工具。
2．应用于环境监测
环境水体江、河、湖泊、海水中的溶解氧是衡量水质好坏的重要指标之一，是一定需要测定的参数。
水体中的溶解氧量的多少反映了水体质量的优劣，水体中溶解氧减少是水体发臭的主要原因。所以在国家、市、地、县、区级水质检测站，重要江、河、湖泊的检测站，一定需要配备溶解氧测量仪器。
3．在教育和科研领域应用
在教育和科研领域中，溶解氧仪及传感器常常作为测量其它参数的检测仪器。
例如，在氧传感器外，加上一层对葡萄糖浓度变化敏感的固定化葡萄糖氧化酶膜，利用氧传感器可以制造成葡萄糖含量的分析仪。
在氧传感器外，加上一层专用的对BOD浓度变化敏感的细菌/微生物膜，可以制造成测量生物化学需氧量的仪器。在氧电极上，加上不同种类的细菌/微生物制造成的膜，可以用于不同行业的BOD测量。(BOD：Biochemical Oxygen Demand的简写，生化需氧量或生化耗氧量）
4．在水产养殖行业的应用
水产养殖中有淡水(目前是工厂养殖)和近海海水养殖方法。在水产养殖中溶解氧是必须测量的参数。当水体溶解氧浓度小于(3-4)mg/L时，鱼类呼吸困难；继续减少，则会窒息死亡。此时，需要开启增氧机补充水体中的氧。
在海水养殖中测量溶解氧时，为保证测量的准确性，需要进行盐度补偿。在没有自动盐度补偿的仪器中，一般先用比重计测量海水的盐度，手动输入数据进行测