溶解氧是各種應(yīng)用中所依賴的水質(zhì)的關(guān)鍵指標(biāo)。在工業(yè)水處理中，溶解氧水平可以指示導(dǎo)致設(shè)備腐蝕的水質(zhì)問題。在水產(chǎn)養(yǎng)殖，魚類運(yùn)輸和水族館應(yīng)用中，要監(jiān)測溶解氧，以確保水生生物在其棲息地中具有足夠的氧氣來生存，生長和繁殖。在市政水處理設(shè)施中，在曝氣水處理過程中會(huì)監(jiān)測廢水中的溶解氧。

測量溶解氧濃度

水中的溶解氧濃度可以使用溶解氧傳感器連續(xù)采樣或監(jiān)測。溶解氧探頭如何工作？該問題的答案取決于所用溶解氧傳感器的類型。市售的溶解氧傳感器通常分為三類：原電池溶解氧傳感器、極譜溶解氧傳感器、光學(xué)溶解氧傳感器。

每種類型的溶解氧傳感器的工作原理略有不同。因此，每種溶解氧傳感器類型都有其優(yōu)缺點(diǎn)，這取決于要使用的水測量應(yīng)用場合。

電化學(xué)溶解氧傳感器的工作原理：

原電池DO傳感器和極譜DO傳感器類型的電化學(xué)溶解的氧傳感器。在電化學(xué)溶解氧傳感器中，溶解的氧氣從樣品中穿過氧氣可滲透的膜擴(kuò)散并進(jìn)入傳感器。氧氣進(jìn)入傳感器后，便會(huì)發(fā)生化學(xué)還原反應(yīng)，從而產(chǎn)生電信號(hào)。溶解氧儀器可以讀取該信號(hào)。

極譜與原電池溶解氧傳感器：

原電池DO傳感器和極譜DO傳感器之間的區(qū)別在于極譜DO傳感器需要施加恒定的電壓。它必須被極化。相比之下，由于陽極（鋅或鉛）和陰極（銀）的材料特性，原電池DO傳感器是自極化的。這意味著雖然校準(zhǔn)后可以立即使用原電池溶解氧傳感器，但極譜傳感器需要5-15分鐘的預(yù)熱時(shí)間。

光學(xué)溶解氧傳感器的工作原理：

一個(gè)光學(xué)溶解氧傳感器不具有陽極或陰極，和氧測量期間不降低。相反，傳感器蓋包含一種發(fā)光染料，當(dāng)暴露于藍(lán)光時(shí)會(huì)發(fā)出紅色光。氧氣會(huì)干擾染料的發(fā)光特性，這種現(xiàn)象稱為“猝滅”。光電二極管將“猝滅”的發(fā)光與參考讀數(shù)進(jìn)行比較，從而可以計(jì)算水中的溶解氧濃度。

光學(xué)與原電池DO傳感器：

光學(xué)溶解氧測量和原電池溶解氧測量都具有缺點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)。好消息是，兩種技術(shù)在測量溶解氧濃度時(shí)都提供相似的準(zhǔn)確度。這在廣泛的測量值中都適用：現(xiàn)場測試表明，光學(xué)和原電池DO傳感器的結(jié)果相似，從?1mg/L到14mg/L。

光學(xué)和原電池溶解氧傳感器之間的區(qū)別之一是，原電池溶解氧傳感器具有流量依賴性。這意味著需要最小流入速度以保持測量精度。光學(xué)溶氧傳感器不需要最小流入速度。

一些樣品成分可能會(huì)干擾測量精度。硫化氫（例如在廢水，湖底和濕地中發(fā)現(xiàn)的化合物）會(huì)滲透到電動(dòng)傳感器膜中。在這些環(huán)境中，光學(xué)溶解氧傳感器將是更好的選擇，因?yàn)檫@些傳感器不易受到H2S的干擾。

與光學(xué)DO傳感器相比，電化學(xué)DO傳感器的優(yōu)勢之一是電化學(xué)DO傳感器具有更快的響應(yīng)時(shí)間。根據(jù)膜材料的不同，原電池溶解氧傳感器的響應(yīng)速度比光學(xué)溶解氧傳感器快2-5倍。光學(xué)溶氧傳感器的這一限制在需要進(jìn)行大量樣品測量的應(yīng)用中更加麻煩。在為連續(xù)監(jiān)控應(yīng)用選擇DO傳感器時(shí)，響應(yīng)時(shí)間通常不是限制因素。

極譜，原電池和光學(xué)溶解氧傳感器的比較：

光學(xué)溶解氧傳感器的好處：零預(yù)熱時(shí)間、零預(yù)熱時(shí)間、高校準(zhǔn)穩(wěn)定性。

光學(xué)溶解氧傳感器的局限性：每1-2年維護(hù)一次、更高的功耗響應(yīng)時(shí)間較慢。

原電池溶解氧傳感器的好處：零預(yù)熱時(shí)間、響應(yīng)時(shí)間短、具有成本效益。

原電池溶解氧傳感器的局限性：每2-8周維護(hù)一次、硫化氫敏感性

極譜電溶解氧傳感器的好處：響應(yīng)時(shí)間短、具有成本效益

極譜電溶解氧傳感器的局限性：5-15分鐘的預(yù)熱時(shí)間、每2-8周維護(hù)一次、硫化氫敏感性