Lahustatud hapnikumõõturi teadmiste entsüklopeedia
Kuidas lahustunud hapniku mõõtur töötab
Lahustunud hapniku analüsaatorid kasutavad muundurina enamasti membraanelektroode, et muuta lahustunud hapniku kontsentratsioon (tegelikult hapniku osarõhk) elektrilisteks signaalideks, mida seejärel võimendatakse ja reguleeritakse (sh soolsuse ja temperatuuri kompenseerimine) ning kuvatakse analoog-digitaalmuundamise teel. Lahustunud hapniku mõõtmiseks on kahte tüüpi membraanelektroodid: polarograafiline (polarograafia) ja galvaaniline element (galvaaniline element). Polarograafia: elektroodis kasutatakse katoodina kullast (Au) või plaatina (Pt) kuldrõngast; anoodina kasutatakse hõbe-hõbekloriidi (või elavhõbeda-elavhõbekloriidi). Elektrolüüdiks on kaaliumkloriidi lahus. Katoodi välispind on kaetud hapnikku läbilaskva kilega. Kile võib kasutada hingavaid materjale, nagu polütetrafluoroetüleen, polüvinüülkloriid, polüetüleen, silikoonkummi jne. Katoodi ja anoodi elektroodide vahele rakendatakse polarisatsioonipinge 0,5 kuni 1,5 volti. Mõnel on polarisatsioonipinge 0,7 volti. Kui lahustunud hapnik tungib läbi membraani ja jõuab kuldkatoodi pinnale, toimub elektroodil järgmine reaktsioon.
Katood redutseeritakse: O2 pluss 2H2O pluss 4e→4OHˉ; samal ajal oksüdeeritakse anood: 4Clˉ pluss 4Ag-4e→4AgCl; tavatingimustes on ülaltoodud redutseerimis-oksüdatsioonireaktsiooni tekitatud difusioonivoolu i∞ väärtus võrdeline lahustunud hapniku kontsentratsiooniga. Seda saab esitada järgmise valemiga:
i∞=nFA(Pm/L)Cs Valemis: i∞-difusioonivool püsiseisundis n-võimendus- ja kaduelektronide arv; F-Faraday konstant (96500 kuloni); A-katoodi pindala (ruutsentimeeter); Pm-kile läbitungimiskoefitsient (cm2/sek); L-kile paksus (cm); Cs-lahustunud hapniku kontsentratsioon (ppm). Kui elektroodi struktuur ja kile on kindlaks määratud, on valemis olevad A, Pm, L, n jne kõik konstandid. Olgu K= nFA(Pm/L), siis ülaltoodud valemis: i∞=KCs.
Seetõttu on näha, et seni, kuni mõõdetakse difusioonivoolu i∞, saab mõõta lahustunud hapniku kontsentratsiooni. Temperatuuri, soolsuse ja õhurõhu mõju välistamiseks kasutab iga mudel kompenseerimiseks oma tehnoloogiat. Galvaaniline element: kui välised hapnikumolekulid tungivad kile elektroodi sisefaasi ja jõuavad katoodi kolmefaasilise liideseni, toimub järgmine reaktsioon.
Hõbekatood redutseeritakse: O2 pluss 2H2O pluss 4e→4OHˉ Samal ajal oksüdeeritakse pliianood: 2Pb pluss 2KOH pluss 4OHˉ-4e→2KHPbO2 pluss 2H2O See tähendab, et hapnik redutseeritakse hüdroksiidioonideks. hõbekatood ja samal ajal väline vooluahel Gain elektronid; pliianood asendatakse kaaliumhüdroksiidiga
Lahus korrodeerub, tekitades kaaliumvesinik-pliihapet ja väljastab samal ajal elektronid välisesse vooluringi. Pärast välise vooluringi ühendamist läbib signaali vool ja selle väärtus on võrdeline lahustunud hapniku kontsentratsiooniga.
a
Lahustunud hapnikumõõturi kalibreerimismeetod
Lahustunud hapniku analüsaatoreid saab üldiselt kalibreerida standardlahuste või kohapealse proovivõtuga.
(1) Lahustunud hapnikumõõturi standardlahuse kalibreerimismeetod: standardlahuse kalibreerimisel kasutatakse tavaliselt kahepunktilist kalibreerimist, st nullpunkti kalibreerimist ja vahemiku kalibreerimist. Nullpunkti kalibreerimislahuses võib kasutada 2% Na2SO3 lahust. Vahemiku kalibreerimislahust saab valida vastavalt instrumendi mõõtevahemikule: 4 M KCl lahus (2 mg/L); 50% metanoolilahus (21,9 mg/L).
(2) Lahustunud hapnikumõõturi kohapealne proovivõtu- ja kalibreerimismeetod (Winkleri meetod): lahustunud hapnikumõõturi tegelikul kasutamisel kasutatakse lahustunud hapnikumõõturi kohapealseks kalibreerimiseks sageli Winkleri meetodit. Selle meetodi kasutamisel on kaks olukorda: proovivõtul on arvesti näit M1 ja analüütiline väärtus A. Kui arvesti on kalibreeritud, on arvesti näit endiselt M1. Sel ajal on vaja reguleerida ainult arvesti näit võrdseks A-ga; proovide võtmisel on arvesti näit M1, laborianalüüsi väärtus A ja arvesti kalibreerimisel muudetakse arvesti näit M2-ks. Praegu ei saa arvesti näitu A-ga võrdseks reguleerida, kuid arvesti näit tuleks reguleerida väärtusele 1MA × M2.
