溶解氧电极结构原理

发布时间:2022-05-04 00:03 阅读次数:
本文摘要:溶氧电极:溶氧(DO)是溶解氧(DissolvedOxygen)的全称,是密切相关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量沉淀在液体中的氧的电流型电极。 1.溶氧电极的分类 测量DO的方法有多种:如化学Winkler法,电极方法,质谱仪等。这里主要讲解电极方法。 溶氧电极最先是由Clark(1956)发明者的。它是由一透气薄膜白斑的电流型电极。 DO电极可分成两类:原电池(Galvanic)型和近于序(Polargrafic)型。

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溶氧电极:溶氧(DO)是溶解氧(DissolvedOxygen)的全称,是密切相关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量沉淀在液体中的氧的电流型电极。  1.溶氧电极的分类  测量DO的方法有多种:如化学Winkler法,电极方法,质谱仪等。这里主要讲解电极方法。

溶氧电极最先是由Clark(1956)发明者的。它是由一透气薄膜白斑的电流型电极。

DO电极可分成两类:原电池(Galvanic)型和近于序(Polargrafic)型。  2.DO电极测量原理  原电池型:一般由贵金属,如白金、金或银包含阴极;由铅包含阳极。在电解质如KCl或醋酸铅不存在下之后构成PbCl2或Pb(AcO)2。

原电池型电极需要另加电压。极谱(Polargrafic)型电极必须另加0.6-0.8V的极化电压。一般由贵金属,如白金或金包含阴极;由银包含阳极。极谱型电极须要另加一恒定的电压0.7V。

电解质参予了反应,因此,在一定的时间间隔必需补足电解质极谱型DO电极。  极谱型:电极一般寿命较长,但价格较贵。输入电流差距数量级。

电极响应时间一般为90S。用来测量Kla或过渡性现象或许较艰难。有些电极的号召可以做30以下。

  3.DO电极结构  一般由阴极、阳极、电解质和塑料薄膜包含,阴极一般阴极材料的拒绝很高,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拒绝平面平滑,其面积大小与还原成电流成正比。一般直径使用5-10mm。其还原成电流在28℃时为5-25A,因此,不必专门的电子放大器之后可通过串联一电位必要收到全程5或10mV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到得较小,一般其直径在1-50m的范围,构成的还原成电流在nA级,因此,必须专门的电子缩放装置。阳极原电池型的阳极材料某种程度拒绝很高,纯度在99.999%以上。一般阳极做成圆筒状,其表面积须要阴极面积大数十倍,这对极谱型电极更容易做,故它可以做到得较小。

原电池型的阳极就得大许多,才能符合这种比例拒绝。电解质一般对电解质的配方视作机密,商家容易公开发表。电解质的提炼很讲究,只用无离子水,一些污染的离子不会严重影响电极的性能。

所用药品试剂拒绝最少用AR级的。电解质简单,KOH;KCl,Pb(AcO)2等。薄膜一般使用聚四氟乙烯(F4)或聚四氟乙烯-聚六氟丙烯的苯乙烯体,也曾用聚氯丙烯,聚乙烯,聚丙烯等。

其主要性能合乎DO电极的耐高温(》200℃),透气性能好的拒绝。其深浅也很有讲究,膜就越厚,灵敏度越高,一般在0.01-0.05mm的范围。

膜性能对一个好的电极号召十分最重要。必须膜对氧具备高度的透性和对CO2较低的透性。  电极号召  我们对电极性能的非常简单分析表明,电极号召与电极常数,k有关:  k=2D/d2。

  D为膜的扩散系数,d为膜厚度。  K越大,号召就越慢。当然,电极的结构将不会很大影响电极的性能。压力补偿膜罐内用于的电极一般都装备有压力补偿膜,小型玻璃发酵罐用的电极一般来说使用气孔均衡式。

压力补偿膜重是应付高压消毒时电解质不受热膨胀的必须。一般多使用硅胶生产。  4.工作原理  对原电池型的电极,十分最重要的一点是主要阻力不应落在薄膜上,即薄膜的阻力远大于液膜阻力,这样被测液体的流动引发的阻力的变化对氧蔓延的影响可以减半到大于。  因此,从下式中可以显现出测氧实质上是测量氧的蔓延速度。

  IS=NFA(Pm/dm)P0  IS为输入电流N为氧被还原成扣除电子数F为法拉第常数A为阴极表面积  Pm塑料膜的扩散系数dm为膜的厚度P0为被测液体中的氧的分压  基于这一原理,原电池型电极在测量黏稠的发酵液中的DO时,不应尽可能用于薄一点的薄膜,这样可使液膜阻力的变化,从而输入电流的波动小一些。对极谱型电极,则流体运动对电极的输入没影响。


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