Метод определения растворенного кислорода 2.

Благодаря непрерывному развитию и обновлению технологии анализа качества воды, электрохимическая технология измерения растворения кислорода стала используемой в настоящее время технологией измерения растворения кислорода, впервые изобретенной доктором Леландом Кларком в 1956 году. Электрическая химия делится на первичную батарею и полярную спектроскопию. Среди них, полярная спектроскопия применяется Zui широко. Электрохимический (полярный) анализатор растворенного кислорода, основанный на структуре датчика, можно разделить на диффузионный и сбалансированный типы, относительно распространены диффузионные электрохимические датчики растворенного кислорода.

Структура электрохимических (полярных) датчиков растворения кислорода показана на рисунке ниже.

Рисунок 1: Принципиальная схема полярных измерений

Датчик состоит из основных компонентов, таких как катод, анод, электролит и полупроницаемая мембрана. Под действием поляризованного напряжения постоянного тока растворенный в воде кислород восстанавливается через полупроницаемую мембрану до катода:

O2 + 2H2O + 4e- = 4OH-

Параллельно происходит окисление анодов: 4Ag + 4Cl - = 4AgCl + 4e -

Принцип определения растворенного кислорода методом первичной батареи также является электрохимическим методом, но вместо поляризованного напряжения он реагирует спонтанно. Датчик состоит из катода, электролита и полупроницаемой мембраны. Когда растворенные в воде молекулы кислорода проходят через кислородную полупроницаемую мембрану до катода, происходит восстановительная реакция:

O2 + 2H2O + 4e- = 4OH-

Окисление происходит в аноде: 2Zn = 2Zn2 + 42e -

Рисунок 2: Принципиальная схема измерения методом первичных батарей

Когда реакция достигает равновесно стабильных условий, ток, образующийся в результате этой электрохимической реакции, имеет определенную зависимость от парциального давления (концентрации) кислорода: I = n? F ? A ? D ? S ? pO2 / d

I: Сенсорный ток [nA]

n: Количество переноса электронов (n = 4)

F: Постоянная Фарадея (F = 96485 C / mol)

A: Размер поверхности катода [cm2]

D: коэффициент диффузии молекул кислорода на мембране [cm2 / s]

S: растворимость кислорода мембраны [mol / (cm3 * bar)]

pO2: Раздельное давление кислорода [бар]

d: Толщина мембраны [cm]

Таким образом, на основе интенсивности тока, генерируемого вышеупомянутыми электрохимическими процессами, можно рассчитать парциальное давление растворенного кислорода в воде, а затем получить концентрацию растворенного кислорода в воде в соответствии с законом Генри.

По сравнению с другими методами измерения растворенного кислорода, полярная технология измерения растворенного кислорода обладает широким диапазоном применения, высокой точностью (особенно в случае применения измерения растворенного кислорода на уровне ppb), технической зрелостью и другими характеристиками, в настоящее время в водоочистной промышленности в различных случаях измерения растворенного кислорода Zui широко распространен и широко распространен. В то время как метод первичной батареи уменьшает процесс поляризованного подогрева, его использование должно быть более удобным.

Оптические измерения растворенного кислорода основаны на принципе флуоресцентной закалки: синий светодиодный источник в датчике излучает луч синего света, который облучает флуоресцентное вещество, флуоресцентное вещество покрытия сразу же возбуждается этим лучом синего света, состояние возбуждения нестабильно, после столкновения с кислородом быстро высвобождается красный свет и возвращается в исходное состояние. Существует временная задержка между этим красным светом и синим светодиодом, испускаемым предыдущим светодиодом, и фотоэлектрический детектор может отслеживать это фазовое отставание между синим и красным светом, то есть измерять время, когда флуоресцентное вещество восстанавливает свое первоначальное состояние от возбуждения синим светом до испускания красного света, на основе которого рассчитывается содержание растворенного кислорода в воде. Это фазовое запаздывание обратно пропорционально концентрации растворенного кислорода вблизи светоизлучающего тела. Когда кислород контактирует с флуоресцентным веществом, интенсивность красного света, который он производит, уменьшается, а время, которое он производит, сокращается. Чем выше концентрация растворенного кислорода в пробах воды, тем ниже интенсивность красного света, создаваемого датчиком.

Рисунок 3: Принципиальная схема флуоресцентных измерений

* Метод флуоресцентной закалки для измерения растворенного кислорода имеет преимущества простоты измерения, высокой стабильности и низкого обслуживания. За исключением более высоких концентраций диоксида хлора, оптические измерения показывают, что растворенный кислород не подвержен воздействию других мешающих веществ.