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溶解氧(DO) 是指溶解在水里氧的量。在水質(zhì)應(yīng)用中，例如水產(chǎn)養(yǎng)殖（包括養(yǎng)魚業(yè)）和廢水處理，DO含量必須保持高水平。對(duì)于水產(chǎn)養(yǎng)殖，如果DO含量降至極低的水平，魚會(huì)窒息而死。在污水處理中，細(xì)菌分解固體。如果DO含量太低， 細(xì)菌會(huì)死且停止分解；如果DO含量太高，在向水中曝氣期間就會(huì)造成能源浪費(fèi)。在工業(yè)應(yīng)用中，包括鍋爐，補(bǔ)給水的DO濃度低，以防止銹蝕和鍋爐結(jié)垢堆積，這會(huì)抑制熱傳遞。

DO探頭

溶解氧(DO) 是指溶解在水里氧的量。在水質(zhì)應(yīng)用中，例如水產(chǎn)養(yǎng)殖（包括養(yǎng)魚業(yè)）和廢水處理，DO含量必須保持高水平。對(duì)于水產(chǎn)養(yǎng)殖，如果DO含量降至極低的水平，魚會(huì)窒息而死。在污水處理中，細(xì)菌分解固體。如果DO含量太低， 細(xì)菌會(huì)死且停止分解；如果DO含量太高，在給水通氣期間就會(huì)造成能源浪費(fèi)。在工業(yè)應(yīng)用中，包括鍋爐，補(bǔ)給水的DO濃度低，以防止銹蝕和鍋爐結(jié)垢堆積，這會(huì)抑制熱傳遞。

雖然一般以mg/L或ppm來表示溶解氧（DO），但是DO傳感器并不測(cè)量水里實(shí)際氧含量，而是測(cè)量水中氧分壓。氧壓同時(shí)取決于鹽度和溫度。

有測(cè)量DO的兩種基本方法-原電池法和極譜法。 兩種探頭都利用一個(gè)電極系統(tǒng)，DO與陰極起反應(yīng)并產(chǎn)生電流。如果已選擇電極材料，那陰極和陽(yáng)極之間的電勢(shì)差是 -0.5V或更大，不需要外加電壓，則這個(gè)系統(tǒng)稱為原電池法。如果需要外加電壓，這系統(tǒng)稱為極譜法。

·         在低濃度的溶解氧中，原電池型DO探頭比極譜型探頭更穩(wěn)定和更精確。

·         原電池型探頭一般工作幾個(gè)月都不需要更換電解液或薄膜，維修成本較低。

·         若重度使用，極譜型探頭每幾周就要充一次電。

原電池型DO傳感器由兩個(gè)電極組成：陽(yáng)極和陰極，都浸入電解液中（在傳感器內(nèi)）。可透過氧的隔膜把陽(yáng)極和陰極與被測(cè)水分離開來。氧透過薄膜擴(kuò)散。它與探頭內(nèi)構(gòu)件相互作用并產(chǎn)生電流（以下DO傳感器圖顯示更多細(xì)節(jié)）。 較高的壓力能使更多氧透過薄膜擴(kuò)散和產(chǎn)生更多電流。傳感器的實(shí)際輸出是以毫伏為單位。這是通過使電流穿過熱敏電阻（隨著溫度的變化而改變輸出的電阻）來實(shí)現(xiàn)的。

V = i * R,

V是輸出（以伏特為單位）, i = 電流
R是熱敏電阻的電阻值，以歐姆為單位

熱敏電阻校正溫度變化所導(dǎo)致的薄膜滲透性誤差。換句話說，溫度更高時(shí)，提高滲透性能使更多氧擴(kuò)散到傳感器里，即使氧壓并未改變。如果沒有使用熱敏電阻，會(huì)提供錯(cuò)誤的高濃度DO。

要想用 ppm或 mg/L來表示傳感器輸出，必須知道水溫。可單獨(dú)使用一個(gè)溫度傳感器或?qū)⑵鋬?nèi)置于傳感器。這是獨(dú)立于熱敏電阻的，電阻連接在兩極之間以補(bǔ)償溫度變化所導(dǎo)致的薄膜滲透性變化。

 薄膜DO探頭的一些特性：

·         溶液的pH值不會(huì)影響薄膜探頭的性能。

·         在DO探頭中，氯和硫化氫(H2S) 會(huì)導(dǎo)致錯(cuò)誤的讀數(shù)。

·         大氣壓 (海拔)影響氧飽和度。以mg/l (ppm)表示讀數(shù)時(shí)，DO必須依照大氣壓來進(jìn)行校準(zhǔn)。

·         薄膜厚度決定探頭的輸出量和對(duì)DO含量變化的響應(yīng)速度。

·         必須進(jìn)行鹽度校正。

陰極是氫電極且?guī)в胸?fù)電位，就陽(yáng)極而言。電解液包圍著兩電極和包含在薄膜之中。沒有氧，只有氫，陰極出現(xiàn)極化且抵抗電流的流動(dòng)。當(dāng)氧穿過薄膜時(shí)，陰極去極化且電子被耗盡。 陰極將氧還原成羥基離子：

O2 + 2 H2O + 4 e- = 4 OH-

陽(yáng)極與去極化產(chǎn)物產(chǎn)生反應(yīng)，且釋放相應(yīng)的電子：

Zn + 4 OH- = Zn(OH)42- + 2e-

電極允許電流流動(dòng)，與所滲入的氧含量成正比。根據(jù)電流的大小，我們可以直接測(cè)量滲入探頭的氧含量。 .

因?yàn)樗袧B入探頭的氧氣都會(huì)被消耗，在電解液中的氧分壓是零。因此，一個(gè)分壓梯度存在于薄膜中和氧滲透率是空氣或被測(cè)水中氧分壓的函數(shù)。

因?yàn)槿芙庋醴謮菏菢悠窚囟鹊暮瘮?shù)，探頭必須在樣品溫度中校準(zhǔn)或探頭的儀表必須補(bǔ)償不同的樣品溫度。注意這個(gè)熱效應(yīng)不同于以上所述的薄膜的熱響應(yīng)。

必須依照樣品中的鹽量來校正DO探頭讀數(shù)。如以下表格所示，溶液中的鹽會(huì)降低氧的實(shí)際濃度。

在所有探頭中，為了獲取精準(zhǔn)性能，薄膜/采樣界面應(yīng)有樣品流動(dòng)（厘米/秒）。界面上沒有流動(dòng)，周圍的氧氣會(huì)被耗盡，降低現(xiàn)場(chǎng)讀數(shù)。由于探頭和氧氣之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，探頭輸出會(huì)增加（在一定程度上）。  

溶解氧測(cè)量

一定量的水能容納的氧含量是水-氣界面大氣壓，水溫，和水中其他溶解物質(zhì)量（例如鹽或其他氣體）的函數(shù)。 回想起在一壺水中看到的氣泡。這些氣泡是在室溫下溶解在水中的空氣。水沸騰時(shí)，噴射出溶解氧-溫度更高的水含有更少的DO。當(dāng)其他物質(zhì)（例如鹽）溶解在單位體積水中時(shí)，供氧溶解的空間就更少了-氧氣的溶解度小于大多數(shù)鹽。

以下表格顯示溶解氧(mg/L)，溫度和鹽度之間的關(guān)系：

                 基于溫度和鹽度的氧飽和度

用以下指數(shù)方程近似表示溫度，鹽度和溶解氧之間的關(guān)系：

T = 以開氏度為單位的溫度
S = 以千分之幾為單位的鹽度 (ppt)
C = 以mg/L為單位的濃度

當(dāng)水面上的氣壓增加時(shí)，會(huì)有更多的氧溶解在水中。這增加溶解氧的濃度。在液體中一種氣體的溶解度與液面上該氣體的壓力成正比-亨利定律。這通常表示為：

p = k C (C = DO濃度)

如果在體積恒定的密閉空間中和一定溫度下，不同氣體混合在一起，每一種氣體具有同樣的壓力，好像其單獨(dú)占有該空間。 混和氣體的總壓等于混合氣體中各組分氣體的分壓之和-道爾頓分壓定律。各種氣體的分壓與該氣體在混和氣體中的分子數(shù)成比例。空氣中含有20.948%的氧氣。當(dāng)水冒出氣泡時(shí)，只有20%的氧會(huì)溶解，如果使用的是純氧，而不是空氣，在相同壓力下。

溶解氧濃度也可以飽和度%表示。" 飽和度%" 只是溶解氧實(shí)測(cè)含量除以實(shí)測(cè)條件下溶解氧的飽和含量的比率-如以下表格所示。飽和度水平取決于溫度，鹽度和壓力。由于飽和度%是個(gè)比率，不受這些條件的影響，如果在相同條件下和100%飽和度中進(jìn)行校準(zhǔn)。

           溶質(zhì)溶解度，作為溫度的函數(shù)(mg/L):

不斷監(jiān)測(cè)已固定的溶解氧探頭，被測(cè)氧氣的來源是空氣。因此，空氣或飽和水中的溶解氧，作為溫度的函數(shù)，由以下方程決定：

溶解度(ml/L) x密度(mg/ml) x 空氣中的%= 飽和的 DO （mg/L）/(ppm)

溶解度(mg/L) x 空氣中的% = 飽和 DO（ mg/L）/ (ppm)

溫度的升高增加固體和液體的溶解度，但是它降低氣體的溶解度。也要確保單位的正確性--mg/L, ppm, ml/L, 飽和度% 。