什么是溶解氧？光學溶解氧測定儀有什么好處？
2016-05-09
溶解在水中的分子態氧稱為溶解氧，天然水中的溶解氧含量取決于水體與大氣中氧的平衡。水中溶解氧的飽和含量和空氣中氧的分壓、大氣壓力、水溫、水中含鹽量等有密切關系。清潔地面水中溶解氧一般接近飽和，20℃清潔水中飽和溶解氧含量約為9mg/L。水體受有機、無機還原性物質污染，會使溶解氧降低，當水中溶解氧低于2mg/L時，水體即產生惡臭。
溶解氧分析儀是測定水中溶解氧含量的儀器，根據測量原理，有電化學式和光化學式兩類。目前，大多數溶解氧分析儀使用的是電化學傳感器。盡管電化學傳感器的精確性和可用性被廣泛認可，但當用在污水處理時，其缺點便顯現出來，電化學傳感器存在明顯的問題和局限性。包括日常維護比較復雜和頻繁，經常需要校準；而且電極的透氣膜容易老化；以及它需要電極本身的氧化還原反應來測定氧的濃度，測定過程中需消耗被測樣品中的溶解氧；并且限制了測量流速，為了使電化學電池內受擴散控制的電化學反應達到平衡，需要在膜表面維持一個最小的流量，一般為200mL/min，在這個流量以下，測定結果受水流的影響非常大。此外，過高的流速也會對膜和陰極電解液層厚度產生影響，從而影響測量結果。
因此，出現了基于熒光技術的光學式溶解氧傳感器，例如HACH公司的LDO，并得到了廣泛的應用。它主要用于市政污水、工業污水處理廠等場所，連續監測水中的溶解氧濃度。與電化學傳感器相比，它的優點是它無需消耗氧氣，因而不受樣品流動速度的影響，沒有電解液，不需要經常做校準，維護工作量也很小。
LDO溶解氧傳感器的光學部分由兩個發光二極管和一個硅光電檢測器組成。傳感器帽表面有一層熒光涂層，傳感器中的藍色LED光源發出一束藍色光，照射在熒光物質上，該涂層的熒光物質隨即被這束藍光激發，此激發態并不穩定，遇到氧以后會迅速釋放出紅色的光線并回復至原始狀態。此紅光和先前LED發射的藍光存在一個時間滯后，光電檢測器可以監測到藍光和紅光之間的這個相位滯后，即測量熒光物質從被藍光激發到發射紅光后恢復原態的時間，根據這個來計算水中溶解氧的含量。該相位滯后與發光體附近的溶解氧濃度成反比。當氧氣與熒光物質接觸后，則其產生的紅色光的強度會降低，同時其產生紅光的時間也會縮短，水樣中溶解的氧氣的濃度越高，則傳感器產生的紅光的強度就會越低。
并且，探頭發光體外面鍍有一層炭黑色的聚苯乙烯，可實現光絕緣，并且，當傳感器帽附著在傳感器上時，可以保護傳感器不受外部光源干擾。由于傳感器并非化學原理，因此該傳感器的測量不受水中各種重金屬離子、H2S、NH4等化學物質的干擾。
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