在線式溶解氧儀的工作原理、分類及應(yīng)用
溶解氧儀（Dissolved oxygen meter），是測(cè)量溶解在水溶液內(nèi)的氧氣的含量。氧氣通過(guò)周圍的空氣、空氣流動(dòng)和光合作用溶解于水中。一般由顯示儀表主機(jī)、氧電極兩部分組成。氧電極由兩個(gè)與支持電解質(zhì)相接觸的金屬電極、及選擇性薄膜組成。
一、在線式溶解氧儀的分類
1、按照工作原理分為極譜式（膜法）、熒光法兩種
1）、極譜式在線溶解氧儀（也稱膜法在線溶解氧儀）
原理：氧透過(guò)隔膜被工作電極還原，產(chǎn)生與氧濃度成正比的擴(kuò)散電流，通過(guò)測(cè)量此電流，得到水中溶解氧的濃度。
根據(jù)濃度不同，隔膜電極分為極譜式和原電池式兩種類型。
極譜式隔膜電極，以銀-氯化銀作為對(duì)電極，電極內(nèi)部電解液為鉀，電極外部為厚度25-50μm的聚乙烯和聚四氟乙烯薄膜，薄膜擋住了電極內(nèi)外液體交流，使水中溶解氧滲入電極內(nèi)部，兩電極間的電壓控制在0.5-0.8V，通過(guò)外部電路測(cè)得擴(kuò)散電流可知溶解氧濃度。
原電池式隔膜電極，用銀作陽(yáng)電極，鉛作陰電極。陽(yáng)電極和銀電極浸入氫氧化鉀電解池中，形成兩個(gè)半電池，外層同樣用薄膜封住。溶解氧在陽(yáng)極被還原，產(chǎn)生擴(kuò)散電流，通過(guò)測(cè)定擴(kuò)散電流可得溶解氧濃度。

膜電極法是一個(gè)目前*常用的一種溶解氧連續(xù)測(cè)定方法，膜電極又名Clark氧電極，利用膜可滲透氧、但不能滲透水和有機(jī)及無(wú)機(jī)溶質(zhì)的原理，保護(hù)電極不與這類還原物質(zhì)緊密接觸，從而使傳感器的靈敏度不受影響。這種半透膜通常采用聚四氟乙烯纖維、聚乙烯等材料組成。
膜電極法溶解氧傳感器，是由金電極（陰極）和銀電極（陽(yáng)極）及氯化鉀或氫氧化鉀電解液組成，氧通過(guò)膜擴(kuò)散進(jìn)入電解液與金電極和銀電極構(gòu)成測(cè)量回路。當(dāng)給溶解氧分析儀電極加上0.6～0.8V的極化電壓時(shí)，氧通過(guò)膜擴(kuò)散，陰極釋放電子，陽(yáng)極接受電子，產(chǎn)生電流，整個(gè)反應(yīng)過(guò)程為：
陽(yáng)極反應(yīng)：4Ag 4Cl-→4AgCl 4e-
陰極反應(yīng)：O2 2H2O 4e-→4OH-
根據(jù)法拉第定律：
當(dāng)電極結(jié)構(gòu)固定時(shí)，在一定溫度下，擴(kuò)散電流的大小只與樣品氧濃度成正比例線性關(guān)系，測(cè)得電流值大小，便可知待測(cè)試樣中氧的濃度。
2）、熒光法在線式溶解氧儀
熒光法溶解氧測(cè)量是基于熒光猝熄原理。藍(lán)光照射到熒光物質(zhì)上使熒光物質(zhì)激發(fā)并發(fā)出紅光，由于氧分子可以帶走能量（猝熄效應(yīng)），所以激發(fā)的紅光的時(shí)間和強(qiáng)度與氧分子的濃度成反比。通過(guò)測(cè)量激發(fā)紅光與參比光的相位差，并與內(nèi)部標(biāo)定值對(duì)比，從而可計(jì)算出氧分子的濃度。
熒光法溶氧傳感器有一層熒光物質(zhì)，LED光源發(fā)出的藍(lán)光照射到熒光物質(zhì)上，熒光物質(zhì)被激發(fā)，并發(fā)出紅光；一個(gè)光電池檢測(cè)熒光物質(zhì)從發(fā)射紅光到回到基態(tài)所需要的時(shí)間。這個(gè)時(shí)間只和藍(lán)光的發(fā)射時(shí)間以及氧氣的多少有關(guān)，探頭另有一個(gè)LED光源，在藍(lán)光發(fā)射的同時(shí)發(fā)射紅光，做為藍(lán)光發(fā)射時(shí)間的參考。傳感器周圍的氧氣越多，熒光物質(zhì)發(fā)射紅光的時(shí)間就越短。
采用創(chuàng)新的熒光法替代傳統(tǒng)的膜式電極，不用更換膜片和電解液，減少了維護(hù)工作量，提高了工作可靠性，特別適用于污水處理領(lǐng)域惡劣的工況。此外，熒光法傳感器不消耗氧氣，所以沒(méi)有流速和攪動(dòng)的要求，也不受硫化物等物質(zhì)的干擾。
ppm級(jí)的可廣泛應(yīng)用于化工化肥、環(huán)保、制藥、生化、食品和自來(lái)水等溶液中溶解氧值的連續(xù)監(jiān)測(cè)。ppb級(jí)的專為電廠、鍋爐給水和凝結(jié)水等ppb級(jí)溶解氧測(cè)量設(shè)計(jì)，它確保了在超低濃度的穩(wěn)定性和準(zhǔn)確性。
二、在線式溶解氧儀的應(yīng)用
1．應(yīng)用于水源監(jiān)測(cè)、污水處理等行業(yè)
自來(lái)水廠為確保水值的質(zhì)量，對(duì)于進(jìn)入水廠的水源中溶解氧進(jìn)行檢測(cè)。污水處理廠對(duì)進(jìn)入廠內(nèi)進(jìn)行處理的污水也進(jìn)行溶解氧的測(cè)量。污水處理廠在污水處理過(guò)程中，為確保水體中的微生物/細(xì)菌的正常生活、確保水處理的效果，污水池的溶解氧含量必須控制在一定的范圍內(nèi)，溶解氧是污水處理過(guò)程中，一定要測(cè)量的參數(shù)之一。
在污水處理等行業(yè)中，需要測(cè)量水體的生物化學(xué)需氧量BOD5（5日生化需要量，代表污水中容易生化降解的指標(biāo)），以了解污水被處理的效果。溶解氧儀器是測(cè)量水體處理前、后溶解氧量變化的方法之一。所以溶解氧分析儀常常用作BOD5中測(cè)量溶解氧量變化的檢測(cè)工具。
2．應(yīng)用于環(huán)境監(jiān)測(cè)
環(huán)境水體江、河、湖泊、海水中的溶解氧是衡量水質(zhì)好壞的重要指標(biāo)之一，是一定需要測(cè)定的參數(shù)。
水體中的溶解氧量的多少反映了水體質(zhì)量的優(yōu)劣，水體中溶解氧減少是水體發(fā)臭的主要原因。所以在國(guó)家、市、地、縣、區(qū)級(jí)水質(zhì)檢測(cè)站，重要江、河、湖泊的檢測(cè)站，一定需要配備溶解氧測(cè)量?jī)x器。
3．在教育和科研領(lǐng)域應(yīng)用
在教育和科研領(lǐng)域中，溶解氧儀及傳感器常常作為測(cè)量其它參數(shù)的檢測(cè)儀器。
例如，在氧傳感器外，加上一層對(duì)葡萄糖濃度變化敏感的固定化葡萄糖氧化酶膜，利用氧傳感器可以制造成葡萄糖含量的分析儀。
在氧傳感器外，加上一層專用的對(duì)BOD濃度變化敏感的細(xì)菌/微生物膜，可以制造成測(cè)量生物化學(xué)需氧量的儀器。在氧電極上，加上不同種類的細(xì)菌/微生物制造成的膜，可以用于不同行業(yè)的BOD測(cè)量。(BOD：Biochemical Oxygen Demand的簡(jiǎn)寫，生化需氧量或生化耗氧量）
4．在水產(chǎn)養(yǎng)殖行業(yè)的應(yīng)用
水產(chǎn)養(yǎng)殖中有淡水(目前是工廠養(yǎng)殖)和近海海水養(yǎng)殖方法。在水產(chǎn)養(yǎng)殖中溶解氧是必須測(cè)量的參數(shù)。當(dāng)水體溶解氧濃度小于(3-4)mg/L時(shí)，魚類呼吸困難；繼續(xù)減少，則會(huì)窒息死亡。此時(shí)，需要開啟增氧機(jī)補(bǔ)充水體中的氧。
在海水養(yǎng)殖中測(cè)量溶解氧時(shí)，為保證測(cè)量的準(zhǔn)確性，需要進(jìn)行鹽度補(bǔ)償。在沒(méi)有自動(dòng)鹽度補(bǔ)償?shù)膬x器中，一般先用比重計(jì)測(cè)量海水的鹽度，手動(dòng)輸入數(shù)據(jù)進(jìn)行測(cè)