Encyklopedie znalostí měřiče rozpuštěného kyslíku
Jak funguje měřič rozpuštěného kyslíku
Analyzátory rozpuštěného kyslíku většinou používají membránové elektrody jako převodníky k převodu koncentrace rozpuštěného kyslíku (ve skutečnosti parciálního tlaku kyslíku) na elektrické signály, které jsou poté zesíleny a upraveny (včetně kompenzace salinity a teploty) a zobrazeny analogově-digitální konverzí. Pro měření rozpuštěného kyslíku existují dva typy membránových elektrod: polarografická (polarografie) a galvanický článek (Galvanic Cell). Polarografie: V elektrodě je jako katoda použit zlatý (Au) kroužek nebo platinový (Pt) zlatý kroužek; jako anoda se používá stříbro-chlorid stříbrný (nebo chlorid rtuťnatý). Elektrolytem je roztok chloridu draselného. Vnější povrch katody je pokryt filmem propustným pro kyslík. Fólie může přijmout prodyšné materiály, jako je polytetrafluorethylen, polyvinylchlorid, polyethylen, silikonová pryž atd. Mezi katodu a anodové elektrody je aplikováno polarizační napětí 0,5 až 1,5 voltu. Některé mají polarizační napětí 0,7 voltu. Když rozpuštěný kyslík pronikne membránou a dostane se na povrch zlaté katody, dojde na elektrodě k následující reakci.
Katoda je redukována: O2 plus 2H2O plus 4e→4OHˉ; současně se anoda oxiduje: 4Clˉ plus 4Ag-4e→4AgCl; za normálních okolností je hodnota difúzního proudu i∞ generovaného výše uvedenou redukčně-oxidační reakcí úměrná koncentraci rozpuštěného kyslíku. Může být reprezentován následujícím vzorcem:
i∞=nFA(Pm/L)Cs Ve vzorci: i∞-difúzní proud v ustáleném stavu n-počet ziskových a ztrátových elektronů; F-Faradayova konstanta (96500 coulombů); povrch A-katody (čtvereční centimetr); koeficient průniku Pm filmu (cm2/s); tloušťka L-filmu (cm); Koncentrace Cs-rozpuštěného kyslíku (ppm). Když se určí struktura elektrody a film, A, Pm, L, n atd. ve vzorci jsou všechny konstanty. Nechť K= nFA(Pm/L), pak ve výše uvedeném vzorci: i∞=KCs.
Lze tedy vidět, že dokud se měří difúzní proud i∞, lze měřit koncentraci rozpuštěného kyslíku. Aby se eliminoval vliv teploty, slanosti a tlaku vzduchu, používá každý model pro kompenzaci vlastní technologii. Galvanický článek: Když vnější molekuly kyslíku proniknou filmem do vnitřní fáze elektrody a dosáhnou třífázového rozhraní katody, dojde k následující reakci.
Stříbrná katoda je redukována: O2 plus 2H2O plus 4e→4OHˉ Současně se oxiduje olověná anoda: 2Pb plus 2KOH plus 4OHˉ-4e→2KHPbO2 plus 2H2O To znamená, že kyslík je redukován na hydroxidové ionty na stříbrná katoda a zároveň vnější obvod Zisk elektronů; olověná anoda je nahrazena hydroxidem draselným
Roztok koroduje za vzniku draselného vodíku olověné kyseliny a současně vydává elektrony do vnějšího obvodu. Po připojení vnějšího okruhu prochází signální proud, jehož hodnota je úměrná koncentraci rozpuštěného kyslíku.
a
Kalibrační metoda měřiče rozpuštěného kyslíku
Analyzátory rozpuštěného kyslíku lze obecně kalibrovat standardními roztoky nebo odběrem vzorků na místě.
(1) Metoda kalibrace standardního roztoku měřiče rozpuštěného kyslíku: Kalibrace standardního roztoku obecně využívá dvoubodovou kalibraci, tj. kalibraci nulového bodu a kalibraci rozsahu. Kalibrační roztok nulového bodu může používat 2% roztok Na2SO3. Kalibrační roztok rozsahu lze zvolit podle rozsahu měření přístroje: 4M roztok KCl (2 mg/l); 50% roztok methanolu (21,9 mg/l).
(2) Metoda odběru vzorků a kalibrace měřiče rozpuštěného kyslíku na místě (Winklerova metoda): Při skutečném použití měřiče rozpuštěného kyslíku se Winklerova metoda často používá pro kalibraci měřiče rozpuštěného kyslíku na místě. Při použití této metody existují dvě situace: při odběru vzorků je údaj měřiče M1 a analytická hodnota A. Když je měřidlo kalibrováno, údaj měřiče je stále M1. V tomto okamžiku je pouze nutné upravit údaj měřiče na hodnotu A; při odběru vzorků je údaj měřiče M1, hodnota laboratorní analýzy A a při kalibraci měřiče se údaj měřiče změní na M2. V tuto chvíli nelze hodnotu měřiče upravit tak, aby se rovnala A, ale hodnota měřiče by měla být nastavena na 1MA×M2.
