溶解氧传感器(极谱式)
溶解氧分析仪传感器OxymaxWCOS61
测量电缆 接线盒
· 测量电缆OMK 用于接线盒和变送器之间的延长电缆，长度没有限制； 按“米”销售-订货号：50004124
·VS接线盒 带插拔式插座和7针插头 用于延长从探头到变送器的连接电缆，IP65防护等级 订货号：50001054
·测量结果： － 探头给出一个与介质中氧浓度相关的信号。 －流体温度和空气压力影响已考虑在探头测量内。
光学信号可以连续测量，可靠地分析 当有故障发生时，会在变送器中发出出错信息
自动监测探头老化，一段时期后变送器会显示一个预先维护的报警信息，到期未维护会产 生一个出错信息。
另外，通过Liquisys M COM2x3 仪表的探头自检测系统，会将下列测量 故障也显示出来： ·测量结果不可信地过高或过低 ·因不正常测量而造成的明显干扰
·污水处理厂 活性污泥池中氧的测量和调节，以便在生物降解过程中
达到最高效
·水文监测 测量河流、湖泊、海洋中的含氧量，从而指示水的质量
·水处理 氧气测量，对饮用水的状态检测（富氧量/腐蚀预防等）
·渔场 氧气的测量和调节以便维持最佳的生存和生长环境
优点
·光电技术 -维护率低 -可靠性高
·与带COM2x3W 兼容，替代目前使用良好的COS31 探头 -光电技术能方便地改变测量点
图1：测量系统 1 浸入式支架CYA611 2 VS接线盒（备选） 3 Liquisys M COM253 变送器 4 测量电缆，备选扩展电缆 5 探头电缆 6 溶解氧探头 COS61
2
输入
测量变量
测量范围
极谱式DO电极理论与故障分析
安 装 位 置 正 确
极化时间
探头非极化状态指探头未处于被极化的状态，即 ： 1、更换电解液时； 2、更换膜时； 3、与变送器或极化器断开时。
探头校准
一点校准：以空气或饱和介质为基 准校准斜率。最常用的校准方法。
两点校准 （Hamilton采用了零点固定技术，一 般不需要进行两点校准）
以下均指一点校准
高质量的钢代替塑料
可重复使用
可以用于所有Hamilton产品
带有T-82连接器Oxfam电极
新 OXYFERM 内电极替换
从主体上旋出膜套
直接抓住玻璃部分上面的金属，从传感器主体 部分拔出内电极 对准插座，插入内电极。 在一个新的膜帽里注入1.6 ml电解液，然后旋 入传感器。（注意进2退一）
打磨纸（用于阴极打磨)
OXYFERM 膜备件
刻有系列号的3 个膜备件 20 ml电解液 吸液管 O型密封圈 打磨纸
耐 CIP的膜备件
特殊材料制成的耐CIP的3 个膜
20 ml电解液 吸液管
O型密封圈
打磨纸 膜上刻有系列号
专为发酵溶氧电极用的高压蒸气灭菌帽
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 414 mbar!
溶解氧的测定实验报告
上海应用技术大学实验报告课程名称无机化学综合实验（水环境指标综合分析）实验项目溶解氧的测定班级（课程序号）组别同组者实验日期指导教师成绩一、实验目的1.了解溶解氧仪的构造和工作原理2.掌握溶解氧仪的使用方法和注意事项二、实验原理溶解氧是指水中溶解的分子态的氧，简称DO。
水中溶解氧的多少是衡量水体自净能力的一个指标。
水中的溶解氧的含量与空气中氧的分压、水的温度都有密切关系。
溶解氧测定仪的工作原理是氧透过隔膜被工作电极还原，产生与氧浓度成正比的扩散电流，通过测量此电流，得到水中溶解氧的浓度。
溶解氧通常有两个来源:一个来源是水中溶解氧未饱和时，大气中的氧气向水体渗入;另一个来源是水中植物通过光合作用释放出的氧。
因此水中的溶解氧会由于空气里氧气的溶入及绿色水生植物的光合作用而得到不断补充。
但当水体受到有机物污染，耗氧严重，溶解氧得不到及时补充，水体中的厌氧菌就会很快繁殖，有机物因腐败而使水体变黑、发臭。
溶解氧值是研究水自净能力的一种依据。
水里的溶解氧被消耗，要恢复到初始状态，所需时间短, .说明该水体的自净能力强，或者说水体污染不严重。
否则说明水体污染严重，自净能力弱,甚至失去自净能力。
溶解氧仪的隔膜电极分为极谱式和原电池式两种类型。
本实验应用的溶解氧传感器采用极谱型复膜氧电极，极谱式隔膜电极以银-氯化银作为对电极，电极内部电解液为氯化钾，电极外部为厚度25-50u m的聚乙烯和聚四氟乙烯薄膜，薄膜挡住了电极内外液体交流，使水中溶解氧渗入电极内部，两电极间的电压控制在0.5-0.8V,通过外部电路测得扩散电流可知溶解氧浓度。
溶解氧仪的测定原理常见的溶氧仪多采用隔膜电极作换能器，将溶氧浓度(实际上是氧分压)转换成电信号，再经放大、调整(包括盐度、温度补偿)，由模数转换显示。
溶氧仪实用的膜电极有两种类型:极谱型(Polarography)和原电池型(Galvanic Cell)。
极谱型(Polarography):电极中，由黄金(Au)环或铂(Pt)金环作阴极;银-氯化银(或汞-氯化亚汞)作阳极。
水质溶解氧的测定 电化学探头
0.0559
35
6.95
16
9.86
0.0543
36
6.84
17
9.66
0.0527
37
6.73
18
9.46
0.0511
38
6.63
19
9.27
0.0496
性搅拌器。
2.4大气压力计。
2.5溶解氧瓶（300mL具塞细口瓶）。
2.6温度计（精度至0.5℃）。
3、试剂
未注明均采用分析纯试剂和蒸馏水或去离子水。
3.1亚硫酸钠（Na2SO3）溶液
3.2二价钴盐（CocCl2·H2O）。
4、分析步骤
4.1溶解氧测定仪和溶解氧膜电极的使用均按说明书进行。
在测量样品时的温度不同于校准仪器时的温度，应对仪器读书给予相应校正。有些仪器可以自动进行补偿。该校正考虑到了在两种不同温度下，氧溶解度的差值。要计算溶解氧的实际值，需将测定温度下所得读数乘以下列比值：
式中:Cm──测定温度下地溶解度；
Cc──校准温度下地溶解度。
例：
校准温度： 25℃ 25℃时溶解度： 8.3mg/L
0.0467
2
13.82
0.0857
22
8.73
0.0453
3
13.44
0.0827
23
8.57
0.0440
4
13.09
0.0798
24
8.41
0.0427
5
12.74
0.0771
25
8.25
0.0415
6
12.42
0.0745
26
8.11
0.0404
水质在线监测常用传感器简介
1 余氯传感器在线测量余氯的方法通常采用的是极谱法，也就是电解池法。
在线余氯分析仪的传感器探头有敞开式传感器和隔膜式传感器两种型式。
1、敞开式传感器——铂或金阴极是测量电极，银或铜阳极是反电极，被测液体在它们之间形成电解质。
由于电极与被测介质直接接触，容易受到污染，必须连续不断地活化，这个过程由被测液体携带的小玻璃珠摩擦电极表面来完成。
液体的电率必须稳定，以保证液体电阻的变化不影响传感器的测量结果。
此外，液体中若存在铁或硫的化合物及其他物质时，也会对测量造成干扰。
敞开式传感器可测量游离氯和化合氯两项。
其极化时间长达24小时。
2、隔膜式传感器——金阴极是测量电极，银阳极是反电极，隔膜将传感器密封，里面有永久性的电解质，电解质含有氯化物离子。
隔膜式传感器的测量具有选择性，隔膜只允许游离氯通过，化合氯不能通过,所以它不能测量化合氯，如果只有化合氯存在，就不能用它，但对于游离氯的测量，它是最好的选择。
由于采用隔膜密封措施，隔膜式传感器还具有以下优点。
①铁和硫的化合物等干扰组分不能通过隔膜，从而消除了交叉干扰。
②通过样品池的流量>30L/h (流速>0.3cm/s)时，测量值不受被测流量波动影响。
③测量值不受被测液体电导波动的影响。
④测量元件被隔膜密封，不会受到污染，因而其维护量小。
⑤传感器极化时间短，一般只需30～60min。
目前，在线余氯分析仪大多采用隔膜式传感器。
隔膜电极式余氯传感器的结构和工作原理：隔膜电极式余氯传感器是由金制的测量电极（阴极）和银制的反电极（阳极）组成，电极浸入含有氯化物离子的电解质溶液中，再由隔膜将二者与被测介质隔离，然而允许气体扩散穿过。
隔膜的作用是防止电解液流失及被测液体中的污染物渗透进来引起中毒。
测量时，电极之间加一个固定的极化电压，电极和电解液便构成了一个电解池。
隔膜传感器具有选择性，唯一能扩散通过隔膜的化合物是游离氯，能在电极上进行反应的是次氯酸(HClO)，即有效游离氯。
荧光猝灭原理溶解氧传感器
荧光猝灭原理溶解氧传感器
荧光猝灭原理是指在溶液中，荧光分子与氧分子发生相互作用，导致荧光熄灭的现象。
溶解氧传感器利用了这一原理来测量溶液中的溶解氧含量。
溶解氧传感器通常由荧光团和敏感层组成。
荧光团是一种具有荧光特性的物质，可以发出特定波长的荧光信号。
而敏感层则是含有荧光团的材料，可以与氧分子发生相互作用。
当氧分子存在时，它会与敏感层中的荧光团发生化学反应，导致荧光信号的猝灭。
具体来说，敏感层中的荧光团会与氧分子发生动态猝灭，即在荧光团发出荧光之前就被氧分子猝灭掉。
这样就导致了荧光信号的减弱或完全熄灭。
通过测量荧光信号的变化，可以得到溶液中的溶解氧含量。
溶解氧传感器可以通过监测荧光强度的变化来实时测量溶液中的溶解氧含量。
常见的应用包括水质检测、生物医学研究等领域。
需要注意的是，溶解氧传感器的灵敏度和稳定性受到许多因素的影响，如传感器的设计、荧光团的选择和敏感层的性能等。
因此，在实际应用中需要针对具体的研究对象和环境条件选择合适的溶解氧传感器。
溶解氧电极结构原理
溶解氧电极结构原理溶氧电极：溶氧（DO）是溶解氧（Dissolved Oxygen）的简称，是表征水溶液中氧的浓度的参数溶氧电极是一种基于极谱原理的测定溶解在液体中的氧的电流型电极。
1. 溶氧电极的分类测定DO的方法有多种：如化学Winkler法，电极方法，质谱仪等。
这里主要介绍电极方法。
溶氧电极最早是由Clark（1956）发明的。
它是由一透气薄膜复盖的电流型电极。
DO电极可分为两类：原电池（Galvanic）型和极谱（Polargrafic）型。
2. DO电极测定原理原电池型：一般由贵金属，如白金、金或银构成阴极;由铅构成阳极。
在电解质如KCl或醋酸铅存在下便形成PbCl2或Pb（AcO）2。
原电池型电极无需外加电压。
极谱（Polargrafic）型电极需要外加0.6-0.8V 的极化电压。
一般由贵金属，如白金或金构成阴极;由银构成阳极。
极谱型电极需外加一恒定的电压0.7V。
电解质参与了反应，因此，在一定的时间间隔必须补充电解质极谱型DO电极。
极谱型：电极一般寿命较长，但价格较贵。
输出电流相差数量级。
电极响应时间一般为90S。
用来测定Kla或过渡现象似乎较困难。
有些电极的响应可以做到30以下。
3. DO电极结构一般由阴极、阳极、电解质和塑料薄膜构成，阴极一般阴极材料的要求很高，如白金或银度在99.999%以上。
原电池型电极原电池型电极的表面要求平面光滑，其面积大小与还原电流成正比。
一般直径采用5-10mm。
其还原电流在28℃时为5-25μA，因此，不用专门的电子放大器便可通过串联一电位直接接到全程5或10 mV的自动电位差记录仪上。
极谱型电极极谱型电极的阴极表面做得很小，一般其直径在1-50μm的范围，形成的还原电流在nA级，因此，需要专门的电子放大装置。
阳极原电池型的阳极材料同样要求很高，纯度在99.999%以上。
一般阳极作成圆筒状，其表面积需阴极面积大数十倍，这对极谱型电极容易做到，故它可以做得较小。
赛默飞世尔溶氧仪探头310D-01A操作手册
310D-01A专业型台式溶解氧测量仪一、介绍310D-01A专业型台式溶解氧测量仪，内含083005MD极谱式溶解氧探头，适用于实验室对DO 的精确、快速测量。
二、套装配置1.Star A213台式溶解氧测量仪2.083005MD极谱式溶解氧探头3.080513维护套件4.电.n 极支架x三、准备工作1.校正标准液的准备1)溶解氧电极配套的校正套在电极不使用时可作为储存套使用。
2)空气校正前，请先拧开校正套底端，取出其中的海绵。
3)润湿海绵，并挤去多余的水分。
4)将海绵重新放回校正套底部，拧紧校正套。
5)以上步骤使空气校正时的环境保持湿润。
2.样品的准备向150mL 烧杯中添加一定量的样品，准备测量。
3.电极的准备电极在干燥条件下储存，因此测量前需填充电解液。
当电极连接到仪表后电极不断极化。
使用一支新电极、或使用清洗过银阳极的电极、或电极从仪表上拔下超过1小时以上时，需要极化25到50分钟。
电极从仪表上拔下不到1小时的需要极化5到25分钟。
4.电极的储存1)短期储存：将电极与仪表断开连接并储存在湿润环境中，如校正套中。
2)长期储存：将电极与仪表断开连接，取下电极膜帽，清洗电极并干放。
5.仪表的准备5.1 电源1)电源适配器（标配）a. 选择合适的插口。
b. 取下适配器的塑料盖.c. 装入插口。
d. 连接电源适配器到仪表和插座。
2)电池（选配）a. 选择四节 AA 碱性电池。
b. 确认仪表在关机状态。
c. 打开电池盖–按下电池盖上端按扣，打开电池盖。
d. 根据电池盒内的正负标记装入电池。
e. 盖上电池盖。
5.2电极和其他附件的连接1)根据电极操作手册准备溶解氧探头。
2)根据仪表的接口提示（如右图）连接相关设备。
5.3 电极支架电极支架可以安装在测量仪的任意一边。
拆开电极支架和底座。
选择测量仪的一边准备安装。
选择一个干净的表面，将测量仪翻转，松开仪表背面的螺丝。
将电极支架底座放在仪表底部合适位置。
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Clark溶解氧传感器（极谱式）
原理
内部结构：传感器外表看去是由一个被选择性薄膜封闭的充满着电解液的腔室。
里面是由金质的阴极和银质的阳极，在两电极中间充斥着氯化钾电解液。
测量时电极间被施加0.8V电压，这时进入腔室内的氧气在阴极上被电离，在此过程中释放出电子。
（反应过程为：阳极Ag+Cl-→AgCl+e-阴极O2+2H2O+4e→4OH-）这些电子在电解液中形成电流，而透过膜的氧量与水中溶解氧的量成正比，此时探头检测电流的强度。
根据法拉第定律：流过电极的电流和氧分压成正比，在温度不变的情况下电流和氧浓度之间呈线性关系。
同时热敏电阻检测溶液温度对盐浓度进行温度补偿。
注意：整个过程中电解质参与反应，因此需要隔段时间更换电解液。
例如，当测量误差较大时就意味着您是时候更换电解液了。
光学溶解氧传感器
光学溶解氧传感器由一个蓝色光源，一个感应面和红光接收器组成。
感应面是一种稳定的活性氧化合物，能够使氧稳定渗透的聚合物构成，通常选用的材料是聚硅酮。
原理：简单的说就是利用了荧光猝灭法。
氧气在这里被当做了猝灭剂。
蓝色光从光源照射到感应面上，感应面吸收能量产生红色的荧光。
此时附着在感应面上的
氧发挥猝灭剂的作用——降低发射光强度，使得发射光强度与水中氧浓度呈反比关系。
即水中氧含量越大发射光强度越低。
随后发射光被接收器接收到，经计算转化为水中含氧量。
同时热敏电阻检测溶液温度对盐浓度进行温度补偿。
电导率
原理：采用四电极法测量。
两对石墨电极上，每对均加载恒定的电压。
通过测量电极间流过电流的强度来计算溶液的电导率。
若溶液的导电性改变，电极间流通的电流亦会随之改变
pH
原理：实际上也是一种离子选择性电极——pH玻璃电极属于非晶体膜电极。
主要部分是一个玻璃泡，泡的下半部是由SiO2（72.2%，摩尔分数）基体中加入Na2O （21.4%）和少量CaO（6.4%）经烧结而成玻璃薄膜，膜厚约30～100μm ，泡内装有pH一定的0.1mol/L的HCl缓冲溶液作为内参比溶液，其中插入一支Ag-AgCl电极（或甘汞电极）作为内参比电极。
pH电极在使用前必须在水中浸泡一定时间。
浸泡时，由于硅酸盐盐结构中的SiO32-离子与H+的键合力远大于与Na+的键合力（约为1014倍），玻璃表面形成一
层水合硅胶层。
玻璃膜外表面的Na+与水中质子发生如下交换反应：
H＋（液）+Na+Gl－（固)＋(液)＋H＋Gl－(固)
式中Gl表示玻璃膜的硅氧结构。
其他二价、高价离子不能进入晶格与Na＋发生交换。
交换达平衡后，玻璃表面几乎全部由硅酸（H＋Gl－)组成表面到硅层内部，H+的数目逐渐减少，Na+的数目逐渐增多。
玻璃膜内表面也已发生上述过程而形成同样的水合硅胶层。
当浸泡好的玻璃电极浸入待测溶液时，水合层与溶液接触，由于硅胶层表面和溶液的H＋活度不同，形成活度差，H+从浓度大的一方向浓度小的一方迁移，由此形成相界电位。
玻璃内侧也有相同的相界电位，通过两侧的电位差即可得到H+的活度
离子选择性电极——气敏电极
敏化电极按IUPAC推荐的动议为：在主体电极上覆盖一层膜或一层物质，使电极能提高或改变其选择性。
氯化物、硝氮、氨氮均属于此类
离子选择性电极是一种对某种特定的离子具有选择性的指示电极。
如玻璃电极就是对H+离子具有选择性的电极,是测定PH 值最常用的H+离子浓度的指示电极
氯化物电极工作原理
我们的氯化物电极应属于固体膜离子选择性电极，即把AgCl压成薄片或制成单晶切片（目前就这两种加工手段）制成Cl-选择性电极。
AgCl对Cl-反应敏感，下面进行说明：
整个电极工作时就是一个电化学电池，
电极内部溶液| Ag 盐膜(AgCl) | 含Cl- 待测溶液
AgCl难溶盐膜上的Cl—与溶液中的氯离子进行交换并达到平衡，被测溶液中的氯
离子的量受膜表面上银离子活度（浓度）的制约：
a Ag+ = K sp/a Cl-
则此电极的电动势：
- E=φ参比-φCl-/Cl=φ参比- φ0Ag+/Ag - RT
F
ln a Ag+
合并以上连个式子，可得：
E=φ0’ - RT
F
ln a Cl- ，其中φ0’= φ参比- φ0Ag+/Ag
从上面的公式可以看出，只要配置一系列已知浓度的标准液进行校准，测得得原电池的电动势E与相应的lnaCl−即可作出一条工作曲线，得到未知溶液的氯离子的浓度值
氨氮电极
类似的，氨氮电极是由pH平头玻璃膜电极的敏感膜外加一透气膜组成的。
透气膜具有疏水性。
在玻璃膜与透气膜之间形成一层中介液（0.1mol/L NH4Cl溶液）薄膜。
当电极浸入强碱性试液中时，试液中的NH4+生成气体氨分子（NH4＋＋OH-
NH3＋H2O）穿过透气膜，浸入中介液，发生反应（NH3＋H2O NH4＋＋OH－）而使中介液的pH值发生变化，此次变化值由pH玻璃电极测出。
（注意：鉴于海水中干扰离子很多，所以此类离子选择性电极只能在淡水或地下水等水体中应用。
）
浊度传感器
浊度计发出光束，光束在水中遇到悬浮颗粒发生散射，散射强度与水的浊度成比例。
在与光束成90度的地方，浊度计安置了光电探测器记录光强度。
水体中颗粒越多，光被散射的程度越大，光电探测器接受的光也就越多，从而读值越大。
任何材质的颗粒都会引发浊度探头的反应——浊度传感器分辨不出哪种颗粒来
于水中哪种颗粒是外界干扰，因此浊度探头上才配备了一个清洁刷，以保证每次测试时光学窗口的清洁。
参比电极
参比电极是测量电池电动势，计算电极电位的基准，因此要求它的电极电位已知且恒定，在测量过程中，即使有微小电流（约10-8A或更小）通过，仍能保持不变，它与不同的测试溶液间的液体接界电位差异很小，数值很低，可以忽略不计，且寿命长。
此电极属参比电极中的银-氯化银电极，即在银丝上镀上一层AgCl，浸在一定浓度的KCl溶液中，构成Ag-AgCl电极。
其半电池组成为
Ag，AgCl（固）︳KCl
电极反应为
AgCl+e-Ag+Cl-
Ag-AgCl电极的电位决定于电极表面Ag+的活度ａ
Ag+
的大小，在微溶盐AgCl存在
下，ａ
Ag+有决定于溶液中Cl-的活度ａ
Cl-
的值。
在25℃时，此电极使用的饱和Ag-AgCl电极，KCl饱和溶液，电极电位是+0.2000V。