极谱式DO电极理论与故障分析

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1、欢迎来到HAMILTON氧电极世界极谱式电极溶解氧理论氧的重要性溶解氧（DO），溶解在水中的氧氧，无处不在空气的组成氮气溶氧的应用工业废水生活废水锅炉给水生物技术/制药:发酵罐-生物反应器食品,饮料加工淡水或海水养殖湖泊,地理水文谱系保护饮用水管堆肥种植水族养鱼氧分压(pO)2分压定义:在混合气体当中某一种气体所提供的压力在混合气体当中所有气体的分压之和等于混合气体的总压(道尔顿).相应地,氧分压正比于大气压。海拔高度会影响大气压,海拔高度为0米时,大气压力为1013mbar,海拔高度为1000米,大气压力为900mbar气体会不断地溶入到溶剂中或从溶

2、剂里溢出,直到溶剂中该种气体的压力和周围环境中该气体的压力相等,即达到平衡状态.(平衡状态).分压空气中的分压200015001000p[mbar]5000123atsealevelat900m2barairpressure海平面海拔900米2bar空压O2[%]N2[%]CO2+Ar+...[%]氧分压在20°C并且海拔高度为零:空气水蒸气水假设在100%干燥空气,即0湿度的条件下:p(大气)=1013mbar空气中的氧含量为20.95%pO(大气)=212.22mbar依次类推,78%isNpN(大气)=790mbar22+其它的微量气体比如CO,Ar2氧分压II在20°C并且

3、海拔高度为0的情况下:大气水蒸气水假设在水中,水蒸气为100%湿度:p(水)=p(水蒸气)=23mbarp氧气=20.95%(p(大气)-p(水))p氧气=20.95%(1013-23)mbarp氧气=207mbar[在干燥空气中:212.2mbar]氧分压III在20°C并且海拔高度为0的情况下:空气水蒸气水假设空气饱和状态下的水,那么在这种条件下:pO=207mbar2!!!在空气饱和的水和水饱和的空气中,pO2都是207mbar!!!氧浓度氧浓度是与氧分压成正比关系:C~pOO22两者的比率取决于溶剂的类型,并且比率是一个吸收系数a(Bunsen,Henry).温度对吸收

4、系数O2a有很大的影响.O2C=apOO2O2,f(温度)2氧浓度在大气压为1013mbar,大气饱和的液体中:pO2=207mbar(通常情况下)但是:C(HO)=8.26mg/lO22CO2(3MKCl)=2mg/lC(苹果汁)=5mg/lO2CO2(纯酒精)=58mg/l溶氧电极在这三种溶液中显示同样的电流DO传感器测量pO!2DO传感器测量pO,2不是以饱和度[%]来表示,也不是氧浓度来表示[mg/l,ppb,ppm]饱和度[%]和氧浓度[ppm]显示的是一个值.这个值是通过变送器计算出来的.并且这个值在一系列的假设条件下是有效的.(比如介质等于纯水)举例:传

5、感器在空气饱和的水当中校正.值设定为8mg/l,那么在空气饱和的乙醇中进行测量时,测量仪显示8mg/l(氧分压是相等的).但是,在乙醇中实际的浓度是58mg/l!注意事项在空气中(40%的湿度)进行校正,相比空气饱和状态下的水(仅100%湿度)条件下校正,读数会偏低.这种情况下,有些变送器有相关的湿度输入功能,或者是要求使用者选择在空气中还是在水中校正.然后测量仪就会计算出准确值.假设在2倍的压力下,在一个封闭的反应器当中,有可能出现200%的读数!为什么会出现这种情况呢?比如氧分压从207上升到414mbar!溶氧探头内电极的结构阴极膜的结构铂阴极玻璃体电解液层25umPTF

6、E膜钢金属网的硅橡胶测量介质测量原理1、O2通过透气性的膜渗入(液体中的氧分压越高,O2渗入的也越多)2、O2溶解在电解液中，O2在阴极还原323、氧化还原反应产生电流，1变送器把此电流转化成溶氧值测量原理在阴阳两极加上极化电压，发生如下的电化学反应：电化学反应银氧极(+)4Ag+4Cl-=4AgCl+4e-氧化铂阴极(-)O+2HO+4e-=4OH-还原22--总反应：O2+2H2O+4Ag+4Cl→4AgCl+4OH溶氧探头电流计算方程I=传感器电流A=阴极面积S=膜的O2溶解度D=O2在膜内的扩散系数d=膜的厚度n=电子传送数量F=法拉第常数温度系数TypicalCurren

7、t-Temperature-Curve180.00160.00140.00120.00100.00nA80.0060.0040.0020.000.0051015202530354045505560°CAllowedCalibrationRangeofCurrentforaSensorinAir100.00Maximum-Values90.0080.0070.0060.00nA50.0040.00Minimum-Values30.0020.0010.000.002021