溶解氧電路

Ⅰ 溶解氧測定儀中的內置電極液是什麼物質

一般都是氯化鉀或者氫氧化鉀。
溶解氧測定儀是測定水中溶解氧的裝置。回其工作原理是氧透過隔膜被答工作電極還原，產生與氧濃度成正比的擴散電流，通過測量此電流，得到水中溶解氧的濃度。根據濃度不同，隔膜電極分為極譜式和原電池式兩種類型。極譜式隔膜電極以銀-氯化銀作為對電極，電極內部電解液為氯化鉀，電極外部為厚度25-50μm的聚乙烯和聚四氟乙烯薄膜，薄膜擋住了電極內外液體交流，使水中溶解氧滲入電極內部，兩電極間的電壓控制在0.5-0.8V，通過外部電路測得擴散電流可知溶解氧濃度。原電池式用銀作陽電極，鉛作陰電極。陽電極和銀電極浸入氫氧化鉀電解池中，形成兩個半電池，外層同樣用薄膜封住。溶解氧在陽極被還原，產生擴散電流，通過測定擴散電流可得溶解氧濃度。

Ⅱ 熒光法溶解氧的電路圖及如何接線

區別大，他只有一個模塊到另一個模塊的數據走向

Ⅲ 負反饋如何提高放大電路放大倍數的穩定性

負反抄饋電路是通過降低放大器的增益來實現提高放大電路放大倍數的穩定性的。
放大電路的開環增益（未引入負反饋時的放大倍數）受溫度，元件參數改變，電壓，電流的改變而會發生改變。當引入負反饋後，當各種因素引起放大電路增益改變時，其反饋信號隨之發生改變，使電路的反饋量發生改變（增益上升，則反饋量增加，反之降低），這樣電路的總體增益趨向於穩定。

Ⅳ 溶解氧儀的測定原理

常見的溶氧儀多採用隔膜電極作換能器，將溶氧濃度（實際上是氧分壓）轉換成電信號，再經放大、調整（包括鹽度、溫度補償），由模數轉換顯示。
溶氧儀實用的膜電極有兩種類型：極譜型（Polarography）和原電池型(Galvanic Cell)。極譜型（Polarography）：電極中，由黃金（Au）環或鉑（Pt）金環作陰極；銀-氯化銀（或汞-氯化亞汞）作陽極。電解液為氯化鉀溶液。陰極外表面覆蓋一層透氧薄膜。薄膜可採用聚四氟乙烯、聚氯乙烯、聚乙烯、硅橡膠等透氣材料。陰陽兩電極之間外加0.5～1.5伏的
極化電壓。有的極化電壓為0.7伏。當溶解氧透過薄膜到達黃金陰極表面，在電極上發生如下反應。
陰極被還原：O2+2H2O+4e→4OHˉ
同時，陽極被氧化：4Clˉ+4Ag-4e→4AgCl
在正常情況下，上述還原-氧化反應產生的擴散電流i∞之值與溶氧濃度成正比。可用下式表示：
i∞=nFA（Pm/L）Cs
式中：i∞－穩定狀態的擴散電流
n－得失電子數
F－法拉第常數（96500 庫侖）
A－陰極表面積（平方厘米）
Pm－薄膜的滲透系數（厘米2/秒）
L－薄膜的厚度（厘米）
Cs－溶解氧濃度（ppm）
當電極結構和薄膜確定之後，式中A、Pm、L、n等均為常數。令K= nFA（Pm/L），則上
式中：i∞=KCs。
因此可見，只要測得擴散電流i∞，即可測得溶解氧濃度。為消除溫度、鹽度和氣壓因素影響，各型號產品採用各自技術進行補償。
原電池型(Galvanic Cell)：當外界氧分子透過薄膜進入電極內相到達陰極的三相界面時，產生下式反應。
銀陰極被還原：O2+2H2O+4e→4OHˉ
同時，鉛陽極被氧化：2Pb+2KOH+4OHˉ-4e→2KHPbO2+2H2O
即：氧在銀陰極上被還原為氫氧根離子，並同時向外電路獲得電子；鉛陽極被氫氧化鉀溶液腐蝕，生成鉛酸氫鉀，同時向外電路輸出電子。接通外電路之後，便有信號電流通過，其值與溶氧濃度成正比。

Ⅳ 正在研製的一種新型汽油燃料電池是將化學能轉化為 能的裝置,但目前這種電池

化學電源

化學電源又稱電池，是一種能將化學能直接轉變成電能的裝置，它在國民經濟、科學技術、軍事和日常生活方面均獲得廣泛應用。

化學電池使用面廣，品種繁多，按照其使用性質可分為二類：干電池、蓄電池、燃料電池。按電池中電解質性質分為：鹼性電池、酸性電池、中性電池。

一、干電池

干電池也稱一次電池，即電池中的反應物質在進行一次電化學反應放電之後就不能再次使用了。常用的有鋅錳干電池、鋅汞電池、鎂錳干電池等。

鋅錳干電池是日常生活中常用的干電池，其結構如右圖所示：

正極材料：MnO2、石墨棒

負極材料：鋅片

電解質：NH4Cl、ZnCl2及澱粉糊狀物

電池符號可表示為

（－） Zn｜ZnCl2、NH4Cl（糊狀）‖MnO2｜C（石墨） （＋）

負極：Zn＝Zn2＋＋2e

正極：2MnO2＋2NH4＋＋2e＝Mn2O3＋2NH3＋H2O

總反應：Zn＋2MnO2＋2NH4＋＝2Zn2＋＋Mn2O3＋2NH3＋H2O

鋅錳干電池的電動勢為1.5V。因產生的NH3氣被石墨吸附，引起電動勢下降較快。如果用高導電的糊狀KOH代替NH4Cl，正極材料改用鋼筒，MnO2層緊靠鋼筒，就構成鹼性鋅錳干電池，由於電池反應沒有氣體產生，內電阻較低，電動勢為1.5V，比較穩定。

二、蓄電池

蓄電池是可以反復使用、放電後可以充電使活性物質復原、以便再重新放電的電池，也稱二次電池。其廣泛用於汽車、發電站、火箭等部門。由所用電解質的酸鹼性質不同分為酸性蓄電池和鹼性蓄電池。

（－）酸性鉛蓄電池

鉛蓄電池由一組充滿海綿狀金屬鉛的鉛銻合金格板做負極，由另一組充滿二氧化鋁的鉛銻合金格板做正極，兩組格板相間浸泡在電解質稀硫酸中，放電時，電極反應為：

負極：Pb＋SO42－＝PbSO4＋2e

正極：PbO2＋SO42－十4H＋＋2e＝PbSO4＋2H2O

總反應：Pb＋PbO2＋2H2SO4＝2PbSO4十2H2O

放電後，正負極板上都沉積有一層PbSO4，放電到一定程度之後又必須進行充電，充電時用一個電壓略高於蓄電池電壓的直流電源與蓄電池相接，將負極上的PbSO4還原成Pb，而將正極上的PbSO4氧化成PbO2，充電時發生放電時的逆反應：

陰極：PbSO4＋2e＝Pb＋SO42－

陽極：PbSO4＋2H2O＝PbO2＋SO42－＋4H＋＋2e

總反應：2PbSO4＋2H2O＝Pb＋PbO2＋H2SO4

正常情況下，鉛蓄電池的電動勢是2.1V，隨著電池放電生成水，H2SO4的濃度要降低，故可以通過測量H2SO4的密度來檢查蓄電池的放電情況。鉛蓄電池具有充放電可逆性好、放電電流大、穩定可靠、價格便宜等優點，缺點是笨重，常用作汽車和柴油機車的啟動電源，坑道、礦山和潛艇的動力電源，以及變電站的備用電源。

（二）鹼性蓄電池

日常生活中用的充電電池就屬於這類。它的體積、電壓都和干電池差不多，攜帶方便，使用壽命比鉛蓄電池長得多，使用信當可以反復充放電上千次，但價格比較貴。商品電池中有鎳－鎘（Ni－Cd）和鎳一鐵（Ni－Fe）兩類，它們的電池反應是：

Cd＋2NiO(OH)＋2H2O 2Ni(OH)2＋Cd(OH)2

Fe＋2NaO(OH)＋2H2O 2Ni(OH)2＋Fe(OH)2

反應是在鹼性條件下進行的，所以叫鹼性蓄電池。

三、新型燃料電池

燃料電池與前兩類電池的主要差別在於：它不是把還原劑、氧化劑物質全部貯藏在電池內，而是在工作時不斷從外界輸入氧化劑和還原劑，同時將電極反應產物不斷排出電池。燃料電池是直接將燃燒反應的化學能轉化為電能的裝置，能量轉化率高，可達80%以上，而一般火電站熱機效率僅在30％～40％之間。燃料電池具有節約燃料、污染小的特點。

燃料電池以還原劑（氫氣、煤氣、天然氣、甲醇等）為負極反應物，以氧化劑（氧氣、空氣等）為正極反應物，中燃料極、空氣極和電解質溶液構成。電極材料多採用多孔碳、多孔鎳、鉑、鈀等貴重金屬以及聚四氟乙烯，電解質則有鹼性、酸性、熔融鹽和固體電解質等數種。

以鹼性氫氧燃料電池為例，它的燃料極常用多孔性金屬鎳，用它來吸附氫氣。空氣極常用多孔性金屬銀，用它吸附空氣。電解質則由浸有KOH溶液的多孔性塑料製成，其電池符號表示為：

Ni｜H2｜KOH（30％）｜O2｜Ag

負極反應：2H2＋4OH－＝4H2O＋4e

正極反應：O2＋2H2O＋4e＝4OH－

總反應：2H2＋O2＝2H2O

電池的工作原理是：當向燃料極供給氫氣時，氫氣被吸附並與催化劑作用，放出電子而生成H＋，而電子經過外電路流向空氣極，電子在空氣極使氧還原為OH－，H＋和OH－在電解質溶液中結合成H2O。氫氧燃料電池的標准電動勢為1.229V。

氫氧燃料電池目前已應用於航天、軍事通訊、電視中繼站等領域，隨著成本的下降和技術的提高，可望得到進一步的商業化作用。

四、海洋電池

1991年，我國首創以鋁－空氣－海水為能源的新型電池，稱之為海洋電池。它是一種無污染、長效、穩定可靠的電源。海洋電池徹底改變了以往海上航標燈兩種供電方式：一是一次性電池，如鋅錳電池、鋅銀電池、鋅空（氣）電池等。這些電池體積大，電能低，價格高。二是先充電後給電的二次性電源，如鉛蓄電池，鎳鎘電池等。這種電池要定期充電，工作量大，費用高。

海洋電池，是以鋁合金為電池負極，金屬（Pt、Fe）網為正極，用取之不盡的海水為電解質溶液，它靠海水中的溶解氧與鋁反應產生電能的。我們知道，海水中只含有0.5%的溶解氧，為獲得這部分氧，科學家把正極製成仿魚鰓的網狀結構，以增大表面積，吸收海水中的微量溶解氧。這些氧在海水電解液作用下與鋁反應，源源不斷地產生電能。兩極反應為：

負極：（Al）：4Al－12e＝4Al3＋

正極：（Pt或Fe等）：3O2＋6H2O十12e＝12OH－

總反應式：4Al＋3O2十6H2O＝4Al(OH)3↓

海洋電池本身不含電解質溶液和正極活性物質，不放入海洋時，鋁極就不會在空氣中被氧化，可以長期儲存。用時，把電池放入海水中，便可供電，其能量比干電池高20～50倍。

電池設計使用周期可長達一年以上，避免經常交換電池的麻煩。即使更換，也只是換一塊鋁板，鋁板的大小，可根據實際需要而定。

海洋電池沒有怕壓部件，在海洋下任何深度都可以正常了作。海洋電池，以海水為電解質溶液，不存在污染，是海洋用電設施的能源新秀。

五、高能電池

具有高「比能量」和高「比功率」的電池稱為高能電池。所謂「比能量」和「比功率」是指控電池的單位質量或單位體積計算電池所能提供的電能和功率。高能電池發展快、種類多。

（－）銀一鋅電池

電子手錶、液晶顯示的計算器或一個小型的助聽器等所需電流是微安或毫安級的，它們所用的電池體積很小，有「紐扣」電池之稱。它們的電極材料是Ag2O2和Zn，所以叫銀一鋅電池。電極反應和電池反應是：

負極：2Zn＋4OH－＝2Zn(OH)2＋4e

正極：Ag2O2＋2H2O＋4e＝Ag＋4OH－

電池反應：2Zn＋Ag2O2＋2H2O＝2Zn(OH)2＋2Ag

利用上述化學反應也可以製作大電流的電池，它具有質量輕、體積小等優點。這類電池已用於宇航、火箭、潛艇等方面。

（二）鋰－二氧化錳非水電解質電池

以鋰為負極的非水電解質電池有幾十種，其中性能最好、最有發展前途的是鋰一二氧化錳非水電解質電池，這種電池以片狀金屬及為負極，電解活性MnO2作正極，高氯酸及溶於碳酸丙烯酯和二甲氧基乙烷的混合有機溶劑作為電解質溶液，以聚丙烯為隔膜，電池符號可表示為：

Li｜LiClO4｜MnO2｜C（石墨）

負極反應：Li＝Li＋＋e

正極反應：MnO2＋Li＋＋e＝LiMnO2

總反應：Li＋MnO2＝LiMnO2

該種電池的電動勢為2.69V，重量輕、體積小、電壓高、比能量大，充電1000次後仍能維持其能力的90％，貯存性能好，已廣泛用於電子計算機、手機、無線電設備等。

（三）鈉＋硫電池

它以熔融的鈉作電池的負極，熔融的多硫化鈉和硫作正極，正極物質填充在多孔的碳中，兩極之間用陶瓷管隔開，陶瓷管只允許Na＋通過。放電分二步進行：

第一步放電

負極：Na＝Na＋＋e

正極：2Na＋＋5S＋2e＝Na2S5（l）

總反應：2Na＋5S＝Na2S5（l）

負極上生成的Na＋通過陶瓷管，進入正極與硫進行作用，生成Na2S5，使正極成為S和Na2S5現混合物，直到將破全部轉化成Na2S5為止，當正極的硫被消耗完之後轉為第二步放電反應。

第二步放電

負極：2Na＝2Na＋2e

正極：2Na＋＋4Na2S5＋2e＝5Na2S4（l）

總反應：2Na＋4Na2S5＋2e＝5Na2S4（l）

當Na2S5作用完後，電池放電轉入後期工作。

第三步放電

負極：2Na＝2Na＋2e

正極：2Na＋Na2S4＋2e＝2Na2S2（l）

總反應：2Na＋Na2S4＝N a2S2（l）

鈉－硫電池的電動勢為2.08V，可作為機動車輛的動力電池。為使金屬鈉和多硫化鈉保持液態，放電過程應維持在300℃左右。

Ⅵ 怎樣清洗溶解氧感測器

氧感測器種類很多、結構不同，但均採用電化學原理製成。 電化學氧傳內感器主要有兩種類型：容一是根據電池原理而設計的，本身就是個電池，不需外加電壓，可通過測量電解電流來測量溶解氧濃度。測量時將其放入待測溶液，水中溶解氧透過透氧膜，溶解於膜與電極之間的電解液薄層中，當兩輸出端接上負載電路時，氧在陰極表面上發生還原反應。對於結構和透氧膜確定的感測器而言，在一定溫度下，氧感測器的電流只與試樣中的氧分壓成正比，因此，測定電流即可知氧濃度。 另一種是用來測量水中溶解氧的濃度的感測器 為電極恆電位電解式氧感測器。 在其兩電極之間加一適當的極化電壓，此時溶解氧透過高分子膜，在陰極上發生還原反應，產生了正比於試樣溶液中氧濃度的電流。當電極結構固定時，在一定溫度下，擴散電流的大小隻與樣品氧濃度成正比例關系，測得電流值大小，便可知待測試樣中氧的濃度。

Ⅶ 壓水堆核電站中，為凈化一迴路水,化學和容積控制系統採取了哪些措施

1）一迴路冷卻劑系統的硼濃度及PH值；反應堆功率運行期間，通過向冷卻劑中加專入氫和減少補屬水中氧的含量2）一迴路冷卻劑中溶解氧的濃度；來控製冷卻劑中的氧濃度。試驗證明只要維持冷卻劑中溶解氫的濃度在3）一迴路冷卻劑中雜質的含量；14～15ml/kgH2O，就可抑制由於水的輻射分解產生的氧。4）放射性核素如碘的濃

Ⅷ 水中溶氧檢測

摘 要：本文綜述了水體溶解氧的各種檢測方法及原理，諸如碘量法、電流測定法（Clark溶氧電極）、電導測定法、熒光淬滅法等，比較各種方法的優缺點，對熒光淬滅法的應用前景進行了初步探討。
關鍵詞：溶解氧、熒光淬滅、環境監測
0．引言
隨著當今世界工業、農業的迅猛發展，大量的工業廢水、農田排水向江河湖海排放，同時，我國城市生活污水大約有80%未經處理直接排放，小城鎮及廣大農村生活污水大多處於無序排放狀態[1]，使得許多地方的水質日益惡化，水污染和水資源短缺日益嚴重，所以迫切需要對污水進行及時監控和有效處理。其中，水中溶解氧含量是進行水質監測時的一項重要指標。
溶解氧（Dissolved Oxygen）是指溶解於水中分子狀態的氧，即水中的O2，用DO表示。溶解氧是水生生物生存不可缺少的條件。溶解氧的一個來源是水中溶解氧未飽和時，大氣中的氧氣向水體滲入；另一個來源是水中植物通過光合作用釋放出的氧。溶解氧隨著溫度、氣壓、鹽分的變化而變化，一般說來，溫度越高，溶解的鹽分越大，水中的溶解氧越低；氣壓越高，水中的溶解氧越高。溶解氧除了被通常水中硫化物、亞硝酸根、亞鐵離子等還原性物質所消耗外，也被水中微生物的呼吸作用以及水中有機物質被好氧微生物的氧化分解所消耗。所以說溶解氧是水體的資本，是水體自凈能力的表示。天然水中溶解氧近於飽和值（9ppm），藻類繁殖旺盛時，溶解氧含量下降。水體受有機物及還原性物質污染可使溶解氧降低，對於水產養殖業來說，水體溶解氧對水中生物如魚類的生存有著至關重要的影響，當溶解氧低於4mg/L時，就會引起魚類窒息死亡，對於人類來說，健康的飲用水中溶解氧含量不得小於6mg/L。當溶解氧（DO）消耗速率大於氧氣向水體中溶入的速率時，溶解氧的含量可趨近於0，此時厭氧菌得以繁殖，使水體惡化，所以溶解氧大小能夠反映出水體受到的污染，特別是有機物污染的程度，它是水體污染程度的重要指標，也是衡量水質的綜合指標[2]。因此，水體溶解氧含量的測量，對於環境監測以及水產養殖業的發展都具有重要意義。
1．水體溶解氧的各種檢測方法及原理
1.1 碘量法（GB7489-87）（Iodometric）
碘量法（等效於國際標准ISO 5813-1983）是測定水中溶解氧的基準方法，使用化學檢測方法,測量准確度高，是最早用於檢測溶解氧的方法。其原理是在水樣中加入硫酸錳和鹼性碘化鉀，生成氫氧化錳沉澱。此時氫氧化錳性質極不穩定，迅速與水中溶解氧化合生成錳酸錳：
4MnSO4+8NaOH = 4Mn(OH)2↓+4Na2SO4 (1)
2Mn(OH)2＋O2 = 2H2MnO3↓ (2)
2H2MnO3+2Mn(OH)3 = 2MnMnO3↓+4H2O (3)
加入濃硫酸使已化合的溶解氧（以MnMnO3的形式存在）與溶液中所加入的碘化鉀發生反應而析出碘：
4KI+2H2SO4 = 4HI+2K2SO4 (4)
2MnMnO3+4H2SO4+HI = 4MnSO4+2I2+6H2O (5)
再以澱粉作指示劑，用硫代硫酸鈉滴定釋放出的碘，來計算溶解氧的含量[3]，化學方程式為：
2Na2S2O3+I2 = Na2S4O6+4NaI (6)
設V為Na2S2O3溶液的用量（mL）,M為Na2S2O3的濃度（mol/L）,a為滴定時所取水樣體積（mL），DO可按下式計算[2]：
DO（mol/L）＝ (7)
在沒有干擾的情況下，此方法適用於各種溶解氧濃度大於0.2mg/L和小於氧的飽和度兩倍（約20mg/L）的水樣。當水中可能含有亞硝酸鹽、鐵離子、游離氯時，可能會對測定產生干擾，此時應採用碘量法的修正法。具體作法是在加硫酸錳和鹼性碘化鉀溶液固定水樣的時候，加入NaN3溶液，或配成鹼性碘化鉀-疊氮化鈉溶液加於水樣中，Fe3+較高時，加入KF絡合掩敝。碘量法適用於水源水，地面水等清潔水。碘量法是一種傳統的溶解氧測量方法，測量准確度高且准確性好，其測量不確定度為0.19mg/L[4]。但該法是一種純化學檢測方法，耗時長，程序繁瑣，無法滿足在線測量的要求[5]。同時易氧化的有機物，如丹寧酸、腐植酸和木質素等會對測定產生干擾。可氧化的硫的化合物，如硫化物硫脲，也如同易於消耗氧的呼吸系統那樣產生干擾。當含有這類物質時，宜採用電化學探頭法[6],包括下面將要介紹的電流測定法以及電導測定法等。
1.2 電流測定法（Clark溶氧電極）
當需要測量受污染的地面水和工業廢水時必須用修正的碘量法或電流測定法。電流測定法根據分子氧透過薄膜的擴散速率來測定水中溶解氧（DO）的含量。溶氧電極的薄膜只能透過氣體，透過氣體中的氧氣擴散到電解液中，立即在陰極（正極）上發生還原反應：
O2+2H2O+4e à 4OH- (8)
在陽極（負極），如銀－氯化銀電極上發生氧化反應：
4Ag+4Cl- à 4AgCl+4e (9)
(8)式和(9)式產生的電流與氧氣的濃度成正比，通過測定此電流就可以得到溶解氧（DO）的濃度。
電流測定法的測量速度比碘量法要快，操作簡便，干擾少（不受水樣色度、濁度及化學滴定法中干擾物質的影響），而且能夠現場自動連續檢測，但是由於它的透氧膜和電極比較容易老化，當水樣中含藻類、硫化物、碳酸鹽、油類等物質時，會使透氧膜堵塞或損壞，需要注意保護和及時更換，又由於它是依靠電極本身在氧的作用下發生氧化還原反應來測定氧濃度的特性，測定過程中需要消耗氧氣，所以在測量過程中樣品要不停地攪拌，一般速度要求至少為0.3m/s，且需要定期更換電解液，致使它的測量精度和響應時間都受到擴散因素的限制。目前市場上的儀器大多都是屬於Clark電極類型，每隔一段時間要活化，透氧膜也要經常更換。張葭冬[7]對膜電極的精密度作了研究，用膜電極法測量溶解氧的標准偏差為0.41mg/L,變異系數5.37%，碘量法測量溶解氧的標准偏差為0.3mg/L，變異系數為4.81%。同碘量法做對比實驗時，每個樣品測定值絕對誤差小於0.21mg/L，相對誤差不超過2.77%，兩種方法相對誤差在－2.52%～2.77%之間。代表產品有美國YSI公司的系列攜帶型溶解氧測量儀，如YSI58型溶解氧測量儀，該儀器可高質量地完成實驗室和野外環境的測試工件，操作簡便攜帶方便。測量范圍為0～20mg/L,精度為±0.03mg/L。
1.3 熒光猝滅法
熒光猝滅法的測定是基於氧分子對熒光物質的猝滅效應原理，根據試樣溶液所發生的熒光的強度來測定試樣溶液中熒光物質的含量。通過利用光纖感測器來實現光信號的傳輸，由於光纖感測器具有體積小、重量輕、電絕緣性好、無電火花、安全、抗電磁干擾、靈敏度高、便於利用現有光通信技術組成遙測網路等優點，對傳統的感測器能起到擴展、提高的作用，在很多情況下能完成傳統的感測器很難甚至不能完成的任務，因此非常適合於熒光的傳輸與檢測。從80年代初起，人們已開始了探索應用於氧探頭的熒光指示劑的工作。早期曾採用四烷基氨基乙烯為化學發光劑，但由於其在應用中對氧氣的響應在12小時內逐漸衰減而很快被淘汰。芘、芘丁酸、氟蒽等是一類很好的氧指示劑〔8〕，如1984年Wolfbeis等報告了一種對氧氣快速響應的熒光感測器，就是以芘丁酸為指示劑，固定於多孔玻璃。這種感測器的優點是響應速度快（可低於50ms），並有很好的穩定性。1989年，Philip等〔9〕將香豆素1、香豆素103、香豆素153三種熒光指示劑分別固定於有機高聚物XAD-4、XAD-8及硅膠三種支持基體中進行實驗。從靈敏度、發射強度和穩定性幾個方面進行比較，得出了香豆素102固定於XAD-4支持基體中是作為一種靈敏可逆的光纖氧感測器的中介的最佳選擇的結論。使用這種熒光指示劑的光纖氧感測器的應用范圍相當廣泛。
後來過渡金屬（Ru、Os、Re、Rh和Ir）的有機化合物以其特殊的性能受到關注，對光和熱以及強酸強鹼或有機溶劑等都非常穩定。一般選用金屬釕鉻合物作為熒光指示劑即分子探針。金屬釕鉻合物的熒光強度與氧分壓存在一一對應的關系，激發態壽命長，不耗氧，自身的化學成份很穩定，在水中基本不溶解。釕鉻合物的基態至激發態的金屬配體電荷轉移（MLCT）過程中，激發態的性質與配體結構有密切關系，通常隨著配體共軛體系的增大，熒光強度增強，熒光壽命增大，例如在熒光指示劑中把苯基插入到釕的配位空軌道上，從而增強絡合物的剛性，在這樣的剛性結構介質中，釕的熒光壽命延長，而氧分子與釕絡合物分子之間的碰撞猝滅機率提高，從而可增強氧感測膜對氧的靈敏度。目前的研究中，釕化合物的配體一般局限於2,2』-聯吡啶、1,10-鄰菲洛啉及其衍生物。Brian[10]在實驗中比較了在不同pH值介質條件下製得的Ru(bpy)2+3與Ru(ph2phen)2+3兩種不同塗料的感測器性能，結果顯示在pH＝7時Ru(ph2phen)2+3顯示了更高的靈敏度。為延長敏感膜在水溶液中的工作壽命，較長時間保持其靈敏性，呂太平〔11〕等合成Ru(Ⅱ)與4,7-二苯基-1,10-鄰菲洛啉的親脂性衍生物生成的新的熒光試劑配合物Ru(I)[4,7-雙（4』-丙苯基）-1,10-鄰菲洛啉]2（ClO4）2和Ru(Ⅱ)[4,7-雙（4』-庚苯基）-1,10-鄰菲洛啉]3（ClO4）2。Kerry[12]等合成Ru(Ⅱ)[5-丙烯醯胺基-1,10-鄰菲洛啉]3(ClO4)2。實驗均發現隨著配體碳鏈的增長，熒光試劑的憎水性增大，流失現象減少，可延長膜的使用壽命。Ignacy[13]等研究還發現極化後的[Ru(dpp)3Cl2]氧感測膜對氧具有更高的靈敏度。吸附在硅膠60上的釕（Ⅱ）絡合物在藍光的激發下發出既強烈又穩定的粉紅色熒光，該熒光可以有效地被分子氧淬滅。
其檢測原理是根據Stern-Vlomer的猝滅方程[14]：F0/F=1＋Ksv[Q]，其中F0為無氧水的熒光強度，F為待檢測水樣的熒光強度，Ksv為方程常數，[Q]為溶解氧濃度，根據實際測得的熒光強度F0、F及已知的Ksv，可計算出溶解氧的濃度[Q]。
實驗證明這種檢測方法克服了碘量法和電流測定法的不足，具有很好的光化學穩定性、重現性，無延遲，精度高，壽命長，可對水中溶解氧進行實時在線監測。其測量范圍一般為0～20mg/L,精度一般≤1%，響應時間≤60s。
1.4 其他檢測方法
電導測定法：用導電的金屬鉈或其他化合物與水中溶解氧（DO）反應生成能導電的鉈離子。通過測定水樣中電導率的增量，就能求得溶解氧（DO）的濃度。實驗表明，每增加0.035S/cm的電導率相當於1mg/L的溶解氧（DO）。此方法是測定溶解氧（DO）最靈敏的方法之一，可連續監測。
陽極溶出伏安法：同樣利用金屬鉈與溶解氧（DO）定量反應生成亞鉈離子：
4Tl+O2+2H2Oà4Tl++4OH- (10)
然後用溶出法測定Tl+離子的濃度，從而間接求得溶解氧（DO）的濃度。使用該方法取樣量少，靈敏度高，而且受溫度影響不大。
2．國內外在水體溶解氧檢測領域研究的現狀
我國目前對水質檢驗的常規程序是取樣後拿到實驗室檢驗分析，中間的工作環節復雜，導致檢測時間長，不能及時得到水質情況。國內目前一些單位和研究機構已經開發研製出一些小型溶解氧檢測儀，一般都基於電流測定法，如上海雷磁儀器廠生產的JPSJ－605型溶解氧分析儀，北京北斗星工業化學研究所研製的H－BD5W手持式水質通用測試儀等，其速度方面同國外同類儀器還有一定的差距；國內對熒光溶解氧感測器也有一些研究[5][15]，技術已經達到國外平均水平，但研究實現商品化的較少。國外一般採用新型的基於熒光淬滅效應的溶解氧測量儀[16]，代表產品有瑞士DMP公司的MICROXI型的溶解氧測量儀，美國OXYMON氧氣測量系統等等，測量精確，快速，並可以遠程測量等。總的來說，目前市場上大多數商品化溶解氧測量儀都是基於Clark溶氧電極的，基於熒光淬滅法的光纖溶解氧感測器較少。
我國環境監測、監控技術在環境領域的應用等方面的研究與發達國家相比還存在顯著差距。目前國內在水質監測系統上還沒有自己開發的完整的設備，大多數採用國外的設備和技術，如ECOTECH公司的WQMS（水質監測系統），美國SIGMA900系列水質采樣器等等，但是國外的水質檢測設備和系統大多數價格高，體積大，有的不完全符合中國的環境條件。據海關統計，2000年我國進口各類儀器儀表總額70億美元，接近我國儀器儀表工業總產值的50%。全國每年用於儀器儀表進口的費用大大超過用於購買國產儀器的費用，價格昂貴、采購周期長以及各種配件難以獲得等原因，嚴重地約束了我國科學技術的發展[1]。因此我國急需研究開發自行生產的環境水質自動監測儀器。

3.小結
目前國際上發展的主流是基於熒光淬滅原理的光纖溶解氧感測器，儀器的性能一般為：重復性誤差±0.3㎎/L,零點漂移和量程漂移±0.3㎎/L，響應時間（T90）≤2min，溫度補償精度±0.3㎎/L，MTBF≥720h/次。根據上述熒光淬滅的特性，擬使用如下方法實現溶解氧檢測儀：光源發出的光信號經濾光片送到有熒光指示劑的區域，水中溶解氧與熒光指示劑相作用，引起光的強度、波長、頻率、相位、偏振態等光學特徵發生變化後送到光探測器和信號處理裝置，得到溶解氧濃度的信息。為了防止污染物、水體生物的腐蝕、干擾，儀器的抗干擾能力是關鍵。應該從感測膜的化學穩定性，儀器的防腐蝕性能，電路的工作穩定性方面多加以研究。
鑒於基於熒光淬滅法測量儀的光纖感測器具有較高的測量精度和較強的抗干擾能力，以及較好的重復性和穩定性，可以用於農業中水產養殖業水質的測量以及各種農業用水污染程度的測量，因此對此種感測器的研究具有重要的實際應用價值和商品化價值。

Ⅸ 同樣的2跟溶解氧探頭用實測的方式，為什麼數值不同

感測器的偏差比較大，或者沒有標定，是後面的電路的差別引起的。都有可能。

Ⅹ 水中溶解氧值

溶解氧（Dissolved Oxygen）是指溶解於水中分子狀態的氧，即水中的O2，用DO表示。溶解氧是水生生物生存不可缺少的條件。溶解氧的一個來源是水中溶解氧未飽和時，大氣中的氧氣向水體滲入；另一個來源是水中植物通過光合作用釋放出的氧。溶解氧隨著溫度、氣壓、鹽分的變化而變化，一般說來，溫度越高，溶解的鹽分越大，水中的溶解氧越低；氣壓越高，水中的溶解氧越高。溶解氧除了被通常水中硫化物、亞硝酸根、亞鐵離子等還原性物質所消耗外，也被水中微生物的呼吸作用以及水中有機物質被好氧微生物的氧化分解所消耗。所以說溶解氧是水體的資本，是水體自凈能力的表示。天然水中溶解氧近於飽和值（9ppm），藻類繁殖旺盛時，溶解氧含量下降。水體受有機物及還原性物質污染可使溶解氧降低，對於水產養殖業來說，水體溶解氧對水中生物如魚類的生存有著至關重要的影響，當溶解氧低於4mg/L時，就會引起魚類窒息死亡，對於人類來說，健康的飲用水中溶解氧含量不得小於6mg/L。當溶解氧（DO）消耗速率大於氧氣向水體中溶入的速率時，溶解氧的含量可趨近於0，此時厭氧菌得以繁殖，使水體惡化，所以溶解氧大小能夠反映出水體受到的污染，特別是有機物污染的程度，它是水體污染程度的重要指標，也是衡量水質的綜合指標[2]。因此，水體溶解氧含量的測量，對於環境監測以及水產養殖業的發展都具有重要意義。
1．水體溶解氧的各種檢測方法及原理
1.1 碘量法（GB7489-87）（Iodometric）
碘量法（等效於國際標准ISO 5813-1983）是測定水中溶解氧的基準方法，使用化學檢測方法,測量准確度高，是最早用於檢測溶解氧的方法。其原理是在水樣中加入硫酸錳和鹼性碘化鉀，生成氫氧化錳沉澱。此時氫氧化錳性質極不穩定，迅速與水中溶解氧化合生成錳酸錳：
4MnSO4+8NaOH = 4Mn(OH)2↓+4Na2SO4 (1)
2Mn(OH)2＋O2 = 2H2MnO3↓ (2)
2H2MnO3+2Mn(OH)3 = 2MnMnO3↓+4H2O (3)
加入濃硫酸使已化合的溶解氧（以MnMnO3的形式存在）與溶液中所加入的碘化鉀發生反應而析出碘：
4KI+2H2SO4 = 4HI+2K2SO4 (4)
2MnMnO3+4H2SO4+HI = 4MnSO4+2I2+6H2O (5)
再以澱粉作指示劑，用硫代硫酸鈉滴定釋放出的碘，來計算溶解氧的含量[3]，化學方程式為：
2Na2S2O3+I2 = Na2S4O6+4NaI (6)
設V為Na2S2O3溶液的用量（mL）,M為Na2S2O3的濃度（mol/L）,a為滴定時所取水樣體積（mL），DO可按下式計算[2]：
DO（mol/L）＝ (7)
在沒有干擾的情況下，此方法適用於各種溶解氧濃度大於0.2mg/L和小於氧的飽和度兩倍（約20mg/L）的水樣。當水中可能含有亞硝酸鹽、鐵離子、游離氯時，可能會對測定產生干擾，此時應採用碘量法的修正法。具體作法是在加硫酸錳和鹼性碘化鉀溶液固定水樣的時候，加入NaN3溶液，或配成鹼性碘化鉀-疊氮化鈉溶液加於水樣中，Fe3+較高時，加入KF絡合掩敝。碘量法適用於水源水，地面水等清潔水。碘量法是一種傳統的溶解氧測量方法，測量准確度高且准確性好，其測量不確定度為0.19mg/L[4]。但該法是一種純化學檢測方法，耗時長，程序繁瑣，無法滿足在線測量的要求[5]。同時易氧化的有機物，如丹寧酸、腐植酸和木質素等會對測定產生干擾。可氧化的硫的化合物，如硫化物硫脲，也如同易於消耗氧的呼吸系統那樣產生干擾。當含有這類物質時，宜採用電化學探頭法[6],包括下面將要介紹的電流測定法以及電導測定法等。
1.2 電流測定法（Clark溶氧電極）
當需要測量受污染的地面水和工業廢水時必須用修正的碘量法或電流測定法。電流測定法根據分子氧透過薄膜的擴散速率來測定水中溶解氧（DO）的含量。溶氧電極的薄膜只能透過氣體，透過氣體中的氧氣擴散到電解液中，立即在陰極（正極）上發生還原反應：
O2+2H2O+4e à 4OH- (8)
在陽極（負極），如銀－氯化銀電極上發生氧化反應：
4Ag+4Cl- à 4AgCl+4e (9)
(8)式和(9)式產生的電流與氧氣的濃度成正比，通過測定此電流就可以得到溶解氧（DO）的濃度。
電流測定法的測量速度比碘量法要快，操作簡便，干擾少（不受水樣色度、濁度及化學滴定法中干擾物質的影響），而且能夠現場自動連續檢測，但是由於它的透氧膜和電極比較容易老化，當水樣中含藻類、硫化物、碳酸鹽、油類等物質時，會使透氧膜堵塞或損壞，需要注意保護和及時更換，又由於它是依靠電極本身在氧的作用下發生氧化還原反應來測定氧濃度的特性，測定過程中需要消耗氧氣，所以在測量過程中樣品要不停地攪拌，一般速度要求至少為0.3m/s，且需要定期更換電解液，致使它的測量精度和響應時間都受到擴散因素的限制。目前市場上的儀器大多都是屬於Clark電極類型，每隔一段時間要活化，透氧膜也要經常更換。張葭冬[7]對膜電極的精密度作了研究，用膜電極法測量溶解氧的標准偏差為0.41mg/L,變異系數5.37%，碘量法測量溶解氧的標准偏差為0.3mg/L，變異系數為4.81%。同碘量法做對比實驗時，每個樣品測定值絕對誤差小於0.21mg/L，相對誤差不超過2.77%，兩種方法相對誤差在－2.52%～2.77%之間。代表產品有美國YSI公司的系列攜帶型溶解氧測量儀，如YSI58型溶解氧測量儀，該儀器可高質量地完成實驗室和野外環境的測試工件，操作簡便攜帶方便。測量范圍為0～20mg/L,精度為±0.03mg/L。
1.3 熒光猝滅法
熒光猝滅法的測定是基於氧分子對熒光物質的猝滅效應原理，根據試樣溶液所發生的熒光的強度來測定試樣溶液中熒光物質的含量。通過利用光纖感測器來實現光信號的傳輸，由於光纖感測器具有體積小、重量輕、電絕緣性好、無電火花、安全、抗電磁干擾、靈敏度高、便於利用現有光通信技術組成遙測網路等優點，對傳統的感測器能起到擴展、提高的作用，在很多情況下能完成傳統的感測器很難甚至不能完成的任務，因此非常適合於熒光的傳輸與檢測。從80年代初起，人們已開始了探索應用於氧探頭的熒光指示劑的工作。早期曾採用四烷基氨基乙烯為化學發光劑，但由於其在應用中對氧氣的響應在12小時內逐漸衰減而很快被淘汰。芘、芘丁酸、氟蒽等是一類很好的氧指示劑〔8〕，如1984年Wolfbeis等報告了一種對氧氣快速響應的熒光感測器，就是以芘丁酸為指示劑，固定於多孔玻璃。這種感測器的優點是響應速度快（可低於50ms），並有很好的穩定性。1989年，Philip等〔9〕將香豆素1、香豆素103、香豆素153三種熒光指示劑分別固定於有機高聚物XAD-4、XAD-8及硅膠三種支持基體中進行實驗。從靈敏度、發射強度和穩定性幾個方面進行比較，得出了香豆素102固定於XAD-4支持基體中是作為一種靈敏可逆的光纖氧感測器的中介的最佳選擇的結論。使用這種熒光指示劑的光纖氧感測器的應用范圍相當廣泛。
後來過渡金屬（Ru、Os、Re、Rh和Ir）的有機化合物以其特殊的性能受到關注，對光和熱以及強酸強鹼或有機溶劑等都非常穩定。一般選用金屬釕鉻合物作為熒光指示劑即分子探針。金屬釕鉻合物的熒光強度與氧分壓存在一一對應的關系，激發態壽命長，不耗氧，自身的化學成份很穩定，在水中基本不溶解。釕鉻合物的基態至激發態的金屬配體電荷轉移（MLCT）過程中，激發態的性質與配體結構有密切關系，通常隨著配體共軛體系的增大，熒光強度增強，熒光壽命增大，例如在熒光指示劑中把苯基插入到釕的配位空軌道上，從而增強絡合物的剛性，在這樣的剛性結構介質中，釕的熒光壽命延長，而氧分子與釕絡合物分子之間的碰撞猝滅機率提高，從而可增強氧感測膜對氧的靈敏度。目前的研究中，釕化合物的配體一般局限於2,2』-聯吡啶、1,10-鄰菲洛啉及其衍生物。Brian[10]在實驗中比較了在不同pH值介質條件下製得的Ru(bpy)2+3與Ru(ph2phen)2+3兩種不同塗料的感測器性能，結果顯示在pH＝7時Ru(ph2phen)2+3顯示了更高的靈敏度。為延長敏感膜在水溶液中的工作壽命，較長時間保持其靈敏性，呂太平〔11〕等合成Ru(Ⅱ)與4,7-二苯基-1,10-鄰菲洛啉的親脂性衍生物生成的新的熒光試劑配合物Ru(I)[4,7-雙（4』-丙苯基）-1,10-鄰菲洛啉]2（ClO4）2和Ru(Ⅱ)[4,7-雙（4』-庚苯基）-1,10-鄰菲洛啉]3（ClO4）2。Kerry[12]等合成Ru(Ⅱ)[5-丙烯醯胺基-1,10-鄰菲洛啉]3(ClO4)2。實驗均發現隨著配體碳鏈的增長，熒光試劑的憎水性增大，流失現象減少，可延長膜的使用壽命。Ignacy[13]等研究還發現極化後的[Ru(dpp)3Cl2]氧感測膜對氧具有更高的靈敏度。吸附在硅膠60上的釕（Ⅱ）絡合物在藍光的激發下發出既強烈又穩定的粉紅色熒光，該熒光可以有效地被分子氧淬滅。
其檢測原理是根據Stern-Vlomer的猝滅方程[14]：F0/F=1＋Ksv[Q]，其中F0為無氧水的熒光強度，F為待檢測水樣的熒光強度，Ksv為方程常數，[Q]為溶解氧濃度，根據實際測得的熒光強度F0、F及已知的Ksv，可計算出溶解氧的濃度[Q]。
實驗證明這種檢測方法克服了碘量法和電流測定法的不足，具有很好的光化學穩定性、重現性，無延遲，精度高，壽命長，可對水中溶解氧進行實時在線監測。其測量范圍一般為0～20mg/L,精度一般≤1%，響應時間≤60s。
1.4 其他檢測方法
電導測定法：用導電的金屬鉈或其他化合物與水中溶解氧（DO）反應生成能導電的鉈離子。通過測定水樣中電導率的增量，就能求得溶解氧（DO）的濃度。實驗表明，每增加0.035S/cm的電導率相當於1mg/L的溶解氧（DO）。此方法是測定溶解氧（DO）最靈敏的方法之一，可連續監測。
陽極溶出伏安法：同樣利用金屬鉈與溶解氧（DO）定量反應生成亞鉈離子：
4Tl+O2+2H2Oà4Tl++4OH- (10)
然後用溶出法測定Tl+離子的濃度，從而間接求得溶解氧（DO）的濃度。使用該方法取樣量少，靈敏度高，而且受溫度影響不大。
2．國內外在水體溶解氧檢測領域研究的現狀
我國目前對水質檢驗的常規程序是取樣後拿到實驗室檢驗分析，中間的工作環節復雜，導致檢測時間長，不能及時得到水質情況。國內目前一些單位和研究機構已經開發研製出一些小型溶解氧檢測儀，一般都基於電流測定法，如上海雷磁儀器廠生產的JPSJ－605型溶解氧分析儀，北京北斗星工業化學研究所研製的H－BD5W手持式水質通用測試儀等，其速度方面同國外同類儀器還有一定的差距；國內對熒光溶解氧感測器也有一些研究[5][15]，技術已經達到國外平均水平，但研究實現商品化的較少。國外一般採用新型的基於熒光淬滅效應的溶解氧測量儀[16]，代表產品有瑞士DMP公司的MICROXI型的溶解氧測量儀，美國OXYMON氧氣測量系統等等，測量精確，快速，並可以遠程測量等。總的來說，目前市場上大多數商品化溶解氧測量儀都是基於Clark溶氧電極的，基於熒光淬滅法的光纖溶解氧感測器較少。
我國環境監測、監控技術在環境領域的應用等方面的研究與發達國家相比還存在顯著差距。目前國內在水質監測系統上還沒有自己開發的完整的設備，大多數採用國外的設備和技術，如ECOTECH公司的WQMS（水質監測系統），美國SIGMA900系列水質采樣器等等，但是國外的水質檢測設備和系統大多數價格高，體積大，有的不完全符合中國的環境條件。據海關統計，2000年我國進口各類儀器儀表總額70億美元，接近我國儀器儀表工業總產值的50%。全國每年用於儀器儀表進口的費用大大超過用於購買國產儀器的費用，價格昂貴、采購周期長以及各種配件難以獲得等原因，嚴重地約束了我國科學技術的發展[1]。因此我國急需研究開發自行生產的環境水質自動監測儀器。

3.小結
目前國際上發展的主流是基於熒光淬滅原理的光纖溶解氧感測器，儀器的性能一般為：重復性誤差±0.3㎎/L,零點漂移和量程漂移±0.3㎎/L，響應時間（T90）≤2min，溫度補償精度±0.3㎎/L，MTBF≥720h/次。根據上述熒光淬滅的特性，擬使用如下方法實現溶解氧檢測儀：光源發出的光信號經濾光片送到有熒光指示劑的區域，水中溶解氧與熒光指示劑相作用，引起光的強度、波長、頻率、相位、偏振態等光學特徵發生變化後送到光探測器和信號處理裝置，得到溶解氧濃度的信息。為了防止污染物、水體生物的腐蝕、干擾，儀器的抗干擾能力是關鍵。應該從感測膜的化學穩定性，儀器的防腐蝕性能，電路的工作穩定性方面多加以研究。
鑒於基於熒光淬滅法測量儀的光纖感測器具有較高的測量精度和較強的抗干擾能力，以及較好的重復性和穩定性，可以用於農業中水產養殖業水質的測量以及各種農業用水污染程度的測量，因此對此種感測器的研究具有重要的實際應用價值和商品化價值。
參考資料：http://www.samsco.com.cn/info/46045.htm