溶解氧电路

Ⅰ 溶解氧测定仪中的内置电极液是什么物质

一般都是氯化钾或者氢氧化钾。
溶解氧测定仪是测定水中溶解氧的装置。回其工作原理是氧透过隔膜被答工作电极还原，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。根据浓度不同，隔膜电极分为极谱式和原电池式两种类型。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25-50μm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。原电池式用银作阳电极，铅作阴电极。阳电极和银电极浸入氢氧化钾电解池中，形成两个半电池，外层同样用薄膜封住。溶解氧在阳极被还原，产生扩散电流，通过测定扩散电流可得溶解氧浓度。

Ⅱ 荧光法溶解氧的电路图及如何接线

区别大，他只有一个模块到另一个模块的数据走向

Ⅲ 负反馈如何提高放大电路放大倍数的稳定性

负反抄馈电路是通过降低放大器的增益来实现提高放大电路放大倍数的稳定性的。
放大电路的开环增益（未引入负反馈时的放大倍数）受温度，元件参数改变，电压，电流的改变而会发生改变。当引入负反馈后，当各种因素引起放大电路增益改变时，其反馈信号随之发生改变，使电路的反馈量发生改变（增益上升，则反馈量增加，反之降低），这样电路的总体增益趋向于稳定。

Ⅳ 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。电解液为氯化钾溶液。阴极外表面覆盖一层透氧薄膜。薄膜可采用聚四氟乙烯、聚氯乙烯、聚乙烯、硅橡胶等透气材料。阴阳两电极之间外加0.5～1.5伏的
极化电压。有的极化电压为0.7伏。当溶解氧透过薄膜到达黄金阴极表面，在电极上发生如下反应。
阴极被还原：O2+2H2O+4e→4OHˉ
同时，阳极被氧化：4Clˉ+4Ag-4e→4AgCl
在正常情况下，上述还原-氧化反应产生的扩散电流i∞之值与溶氧浓度成正比。可用下式表示：
i∞=nFA（Pm/L）Cs
式中：i∞－稳定状态的扩散电流
n－得失电子数
F－法拉第常数（96500 库仑）
A－阴极表面积（平方厘米）
Pm－薄膜的渗透系数（厘米2/秒）
L－薄膜的厚度（厘米）
Cs－溶解氧浓度（ppm）
当电极结构和薄膜确定之后，式中A、Pm、L、n等均为常数。令K= nFA（Pm/L），则上
式中：i∞=KCs。
因此可见，只要测得扩散电流i∞，即可测得溶解氧浓度。为消除温度、盐度和气压因素影响，各型号产品采用各自技术进行补偿。
原电池型(Galvanic Cell)：当外界氧分子透过薄膜进入电极内相到达阴极的三相界面时，产生下式反应。
银阴极被还原：O2+2H2O+4e→4OHˉ
同时，铅阳极被氧化：2Pb+2KOH+4OHˉ-4e→2KHPbO2+2H2O
即：氧在银阴极上被还原为氢氧根离子，并同时向外电路获得电子；铅阳极被氢氧化钾溶液腐蚀，生成铅酸氢钾，同时向外电路输出电子。接通外电路之后，便有信号电流通过，其值与溶氧浓度成正比。

Ⅳ 正在研制的一种新型汽油燃料电池是将化学能转化为 能的装置,但目前这种电池

化学电源

化学电源又称电池，是一种能将化学能直接转变成电能的装置，它在国民经济、科学技术、军事和日常生活方面均获得广泛应用。

化学电池使用面广，品种繁多，按照其使用性质可分为二类：干电池、蓄电池、燃料电池。按电池中电解质性质分为：碱性电池、酸性电池、中性电池。

一、干电池

干电池也称一次电池，即电池中的反应物质在进行一次电化学反应放电之后就不能再次使用了。常用的有锌锰干电池、锌汞电池、镁锰干电池等。

锌锰干电池是日常生活中常用的干电池，其结构如右图所示：

正极材料：MnO2、石墨棒

负极材料：锌片

电解质：NH4Cl、ZnCl2及淀粉糊状物

电池符号可表示为

（－） Zn｜ZnCl2、NH4Cl（糊状）‖MnO2｜C（石墨） （＋）

负极：Zn＝Zn2＋＋2e

正极：2MnO2＋2NH4＋＋2e＝Mn2O3＋2NH3＋H2O

总反应：Zn＋2MnO2＋2NH4＋＝2Zn2＋＋Mn2O3＋2NH3＋H2O

锌锰干电池的电动势为1.5V。因产生的NH3气被石墨吸附，引起电动势下降较快。如果用高导电的糊状KOH代替NH4Cl，正极材料改用钢筒，MnO2层紧靠钢筒，就构成碱性锌锰干电池，由于电池反应没有气体产生，内电阻较低，电动势为1.5V，比较稳定。

二、蓄电池

蓄电池是可以反复使用、放电后可以充电使活性物质复原、以便再重新放电的电池，也称二次电池。其广泛用于汽车、发电站、火箭等部门。由所用电解质的酸碱性质不同分为酸性蓄电池和碱性蓄电池。

（－）酸性铅蓄电池

铅蓄电池由一组充满海绵状金属铅的铅锑合金格板做负极，由另一组充满二氧化铝的铅锑合金格板做正极，两组格板相间浸泡在电解质稀硫酸中，放电时，电极反应为：

负极：Pb＋SO42－＝PbSO4＋2e

正极：PbO2＋SO42－十4H＋＋2e＝PbSO4＋2H2O

总反应：Pb＋PbO2＋2H2SO4＝2PbSO4十2H2O

放电后，正负极板上都沉积有一层PbSO4，放电到一定程度之后又必须进行充电，充电时用一个电压略高于蓄电池电压的直流电源与蓄电池相接，将负极上的PbSO4还原成Pb，而将正极上的PbSO4氧化成PbO2，充电时发生放电时的逆反应：

阴极：PbSO4＋2e＝Pb＋SO42－

阳极：PbSO4＋2H2O＝PbO2＋SO42－＋4H＋＋2e

总反应：2PbSO4＋2H2O＝Pb＋PbO2＋H2SO4

正常情况下，铅蓄电池的电动势是2.1V，随着电池放电生成水，H2SO4的浓度要降低，故可以通过测量H2SO4的密度来检查蓄电池的放电情况。铅蓄电池具有充放电可逆性好、放电电流大、稳定可靠、价格便宜等优点，缺点是笨重，常用作汽车和柴油机车的启动电源，坑道、矿山和潜艇的动力电源，以及变电站的备用电源。

（二）碱性蓄电池

日常生活中用的充电电池就属于这类。它的体积、电压都和干电池差不多，携带方便，使用寿命比铅蓄电池长得多，使用信当可以反复充放电上千次，但价格比较贵。商品电池中有镍－镉（Ni－Cd）和镍一铁（Ni－Fe）两类，它们的电池反应是：

Cd＋2NiO(OH)＋2H2O 2Ni(OH)2＋Cd(OH)2

Fe＋2NaO(OH)＋2H2O 2Ni(OH)2＋Fe(OH)2

反应是在碱性条件下进行的，所以叫碱性蓄电池。

三、新型燃料电池

燃料电池与前两类电池的主要差别在于：它不是把还原剂、氧化剂物质全部贮藏在电池内，而是在工作时不断从外界输入氧化剂和还原剂，同时将电极反应产物不断排出电池。燃料电池是直接将燃烧反应的化学能转化为电能的装置，能量转化率高，可达80%以上，而一般火电站热机效率仅在30％～40％之间。燃料电池具有节约燃料、污染小的特点。

燃料电池以还原剂（氢气、煤气、天然气、甲醇等）为负极反应物，以氧化剂（氧气、空气等）为正极反应物，中燃料极、空气极和电解质溶液构成。电极材料多采用多孔碳、多孔镍、铂、钯等贵重金属以及聚四氟乙烯，电解质则有碱性、酸性、熔融盐和固体电解质等数种。

以碱性氢氧燃料电池为例，它的燃料极常用多孔性金属镍，用它来吸附氢气。空气极常用多孔性金属银，用它吸附空气。电解质则由浸有KOH溶液的多孔性塑料制成，其电池符号表示为：

Ni｜H2｜KOH（30％）｜O2｜Ag

负极反应：2H2＋4OH－＝4H2O＋4e

正极反应：O2＋2H2O＋4e＝4OH－

总反应：2H2＋O2＝2H2O

电池的工作原理是：当向燃料极供给氢气时，氢气被吸附并与催化剂作用，放出电子而生成H＋，而电子经过外电路流向空气极，电子在空气极使氧还原为OH－，H＋和OH－在电解质溶液中结合成H2O。氢氧燃料电池的标准电动势为1.229V。

氢氧燃料电池目前已应用于航天、军事通讯、电视中继站等领域，随着成本的下降和技术的提高，可望得到进一步的商业化作用。

四、海洋电池

1991年，我国首创以铝－空气－海水为能源的新型电池，称之为海洋电池。它是一种无污染、长效、稳定可靠的电源。海洋电池彻底改变了以往海上航标灯两种供电方式：一是一次性电池，如锌锰电池、锌银电池、锌空（气）电池等。这些电池体积大，电能低，价格高。二是先充电后给电的二次性电源，如铅蓄电池，镍镉电池等。这种电池要定期充电，工作量大，费用高。

海洋电池，是以铝合金为电池负极，金属（Pt、Fe）网为正极，用取之不尽的海水为电解质溶液，它靠海水中的溶解氧与铝反应产生电能的。我们知道，海水中只含有0.5%的溶解氧，为获得这部分氧，科学家把正极制成仿鱼鳃的网状结构，以增大表面积，吸收海水中的微量溶解氧。这些氧在海水电解液作用下与铝反应，源源不断地产生电能。两极反应为：

负极：（Al）：4Al－12e＝4Al3＋

正极：（Pt或Fe等）：3O2＋6H2O十12e＝12OH－

总反应式：4Al＋3O2十6H2O＝4Al(OH)3↓

海洋电池本身不含电解质溶液和正极活性物质，不放入海洋时，铝极就不会在空气中被氧化，可以长期储存。用时，把电池放入海水中，便可供电，其能量比干电池高20～50倍。

电池设计使用周期可长达一年以上，避免经常交换电池的麻烦。即使更换，也只是换一块铝板，铝板的大小，可根据实际需要而定。

海洋电池没有怕压部件，在海洋下任何深度都可以正常了作。海洋电池，以海水为电解质溶液，不存在污染，是海洋用电设施的能源新秀。

五、高能电池

具有高“比能量”和高“比功率”的电池称为高能电池。所谓“比能量”和“比功率”是指控电池的单位质量或单位体积计算电池所能提供的电能和功率。高能电池发展快、种类多。

（－）银一锌电池

电子手表、液晶显示的计算器或一个小型的助听器等所需电流是微安或毫安级的，它们所用的电池体积很小，有“纽扣”电池之称。它们的电极材料是Ag2O2和Zn，所以叫银一锌电池。电极反应和电池反应是：

负极：2Zn＋4OH－＝2Zn(OH)2＋4e

正极：Ag2O2＋2H2O＋4e＝Ag＋4OH－

电池反应：2Zn＋Ag2O2＋2H2O＝2Zn(OH)2＋2Ag

利用上述化学反应也可以制作大电流的电池，它具有质量轻、体积小等优点。这类电池已用于宇航、火箭、潜艇等方面。

（二）锂－二氧化锰非水电解质电池

以锂为负极的非水电解质电池有几十种，其中性能最好、最有发展前途的是锂一二氧化锰非水电解质电池，这种电池以片状金属及为负极，电解活性MnO2作正极，高氯酸及溶于碳酸丙烯酯和二甲氧基乙烷的混合有机溶剂作为电解质溶液，以聚丙烯为隔膜，电池符号可表示为：

Li｜LiClO4｜MnO2｜C（石墨）

负极反应：Li＝Li＋＋e

正极反应：MnO2＋Li＋＋e＝LiMnO2

总反应：Li＋MnO2＝LiMnO2

该种电池的电动势为2.69V，重量轻、体积小、电压高、比能量大，充电1000次后仍能维持其能力的90％，贮存性能好，已广泛用于电子计算机、手机、无线电设备等。

（三）钠＋硫电池

它以熔融的钠作电池的负极，熔融的多硫化钠和硫作正极，正极物质填充在多孔的碳中，两极之间用陶瓷管隔开，陶瓷管只允许Na＋通过。放电分二步进行：

第一步放电

负极：Na＝Na＋＋e

正极：2Na＋＋5S＋2e＝Na2S5（l）

总反应：2Na＋5S＝Na2S5（l）

负极上生成的Na＋通过陶瓷管，进入正极与硫进行作用，生成Na2S5，使正极成为S和Na2S5现混合物，直到将破全部转化成Na2S5为止，当正极的硫被消耗完之后转为第二步放电反应。

第二步放电

负极：2Na＝2Na＋2e

正极：2Na＋＋4Na2S5＋2e＝5Na2S4（l）

总反应：2Na＋4Na2S5＋2e＝5Na2S4（l）

当Na2S5作用完后，电池放电转入后期工作。

第三步放电

负极：2Na＝2Na＋2e

正极：2Na＋Na2S4＋2e＝2Na2S2（l）

总反应：2Na＋Na2S4＝N a2S2（l）

钠－硫电池的电动势为2.08V，可作为机动车辆的动力电池。为使金属钠和多硫化钠保持液态，放电过程应维持在300℃左右。

Ⅵ 怎样清洗溶解氧传感器

氧传感器种类很多、结构不同，但均采用电化学原理制成。 电化学氧传内感器主要有两种类型：容一是根据电池原理而设计的，本身就是个电池，不需外加电压，可通过测量电解电流来测量溶解氧浓度。测量时将其放入待测溶液，水中溶解氧透过透氧膜，溶解于膜与电极之间的电解液薄层中，当两输出端接上负载电路时，氧在阴极表面上发生还原反应。对于结构和透氧膜确定的传感器而言，在一定温度下，氧传感器的电流只与试样中的氧分压成正比，因此，测定电流即可知氧浓度。 另一种是用来测量水中溶解氧的浓度的传感器 为电极恒电位电解式氧传感器。 在其两电极之间加一适当的极化电压，此时溶解氧透过高分子膜，在阴极上发生还原反应，产生了正比于试样溶液中氧浓度的电流。当电极结构固定时，在一定温度下，扩散电流的大小只与样品氧浓度成正比例关系，测得电流值大小，便可知待测试样中氧的浓度。

Ⅶ 压水堆核电站中，为净化一回路水,化学和容积控制系统采取了哪些措施

1）一回路冷却剂系统的硼浓度及PH值；反应堆功率运行期间，通过向冷却剂中加专入氢和减少补属水中氧的含量2）一回路冷却剂中溶解氧的浓度；来控制冷却剂中的氧浓度。试验证明只要维持冷却剂中溶解氢的浓度在3）一回路冷却剂中杂质的含量；14～15ml/kgH2O，就可抑制由于水的辐射分解产生的氧。4）放射性核素如碘的浓

Ⅷ 水中溶氧检测

摘 要：本文综述了水体溶解氧的各种检测方法及原理，诸如碘量法、电流测定法（Clark溶氧电极）、电导测定法、荧光淬灭法等，比较各种方法的优缺点，对荧光淬灭法的应用前景进行了初步探讨。
关键词：溶解氧、荧光淬灭、环境监测
0．引言
随着当今世界工业、农业的迅猛发展，大量的工业废水、农田排水向江河湖海排放，同时，我国城市生活污水大约有80%未经处理直接排放，小城镇及广大农村生活污水大多处于无序排放状态[1]，使得许多地方的水质日益恶化，水污染和水资源短缺日益严重，所以迫切需要对污水进行及时监控和有效处理。其中，水中溶解氧含量是进行水质监测时的一项重要指标。
溶解氧（Dissolved Oxygen）是指溶解于水中分子状态的氧，即水中的O2，用DO表示。溶解氧是水生生物生存不可缺少的条件。溶解氧的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。溶解氧随着温度、气压、盐分的变化而变化，一般说来，温度越高，溶解的盐分越大，水中的溶解氧越低；气压越高，水中的溶解氧越高。溶解氧除了被通常水中硫化物、亚硝酸根、亚铁离子等还原性物质所消耗外，也被水中微生物的呼吸作用以及水中有机物质被好氧微生物的氧化分解所消耗。所以说溶解氧是水体的资本，是水体自净能力的表示。天然水中溶解氧近于饱和值（9ppm），藻类繁殖旺盛时，溶解氧含量下降。水体受有机物及还原性物质污染可使溶解氧降低，对于水产养殖业来说，水体溶解氧对水中生物如鱼类的生存有着至关重要的影响，当溶解氧低于4mg/L时，就会引起鱼类窒息死亡，对于人类来说，健康的饮用水中溶解氧含量不得小于6mg/L。当溶解氧（DO）消耗速率大于氧气向水体中溶入的速率时，溶解氧的含量可趋近于0，此时厌氧菌得以繁殖，使水体恶化，所以溶解氧大小能够反映出水体受到的污染，特别是有机物污染的程度，它是水体污染程度的重要指标，也是衡量水质的综合指标[2]。因此，水体溶解氧含量的测量，对于环境监测以及水产养殖业的发展都具有重要意义。
1．水体溶解氧的各种检测方法及原理
1.1 碘量法（GB7489-87）（Iodometric）
碘量法（等效于国际标准ISO 5813-1983）是测定水中溶解氧的基准方法，使用化学检测方法,测量准确度高，是最早用于检测溶解氧的方法。其原理是在水样中加入硫酸锰和碱性碘化钾，生成氢氧化锰沉淀。此时氢氧化锰性质极不稳定，迅速与水中溶解氧化合生成锰酸锰：
4MnSO4+8NaOH = 4Mn(OH)2↓+4Na2SO4 (1)
2Mn(OH)2＋O2 = 2H2MnO3↓ (2)
2H2MnO3+2Mn(OH)3 = 2MnMnO3↓+4H2O (3)
加入浓硫酸使已化合的溶解氧（以MnMnO3的形式存在）与溶液中所加入的碘化钾发生反应而析出碘：
4KI+2H2SO4 = 4HI+2K2SO4 (4)
2MnMnO3+4H2SO4+HI = 4MnSO4+2I2+6H2O (5)
再以淀粉作指示剂，用硫代硫酸钠滴定释放出的碘，来计算溶解氧的含量[3]，化学方程式为：
2Na2S2O3+I2 = Na2S4O6+4NaI (6)
设V为Na2S2O3溶液的用量（mL）,M为Na2S2O3的浓度（mol/L）,a为滴定时所取水样体积（mL），DO可按下式计算[2]：
DO（mol/L）＝ (7)
在没有干扰的情况下，此方法适用于各种溶解氧浓度大于0.2mg/L和小于氧的饱和度两倍（约20mg/L）的水样。当水中可能含有亚硝酸盐、铁离子、游离氯时，可能会对测定产生干扰，此时应采用碘量法的修正法。具体作法是在加硫酸锰和碱性碘化钾溶液固定水样的时候，加入NaN3溶液，或配成碱性碘化钾-叠氮化钠溶液加于水样中，Fe3+较高时，加入KF络合掩敝。碘量法适用于水源水，地面水等清洁水。碘量法是一种传统的溶解氧测量方法，测量准确度高且准确性好，其测量不确定度为0.19mg/L[4]。但该法是一种纯化学检测方法，耗时长，程序繁琐，无法满足在线测量的要求[5]。同时易氧化的有机物，如丹宁酸、腐植酸和木质素等会对测定产生干扰。可氧化的硫的化合物，如硫化物硫脲，也如同易于消耗氧的呼吸系统那样产生干扰。当含有这类物质时，宜采用电化学探头法[6],包括下面将要介绍的电流测定法以及电导测定法等。
1.2 电流测定法（Clark溶氧电极）
当需要测量受污染的地面水和工业废水时必须用修正的碘量法或电流测定法。电流测定法根据分子氧透过薄膜的扩散速率来测定水中溶解氧（DO）的含量。溶氧电极的薄膜只能透过气体，透过气体中的氧气扩散到电解液中，立即在阴极（正极）上发生还原反应：
O2+2H2O+4e à 4OH- (8)
在阳极（负极），如银－氯化银电极上发生氧化反应：
4Ag+4Cl- à 4AgCl+4e (9)
(8)式和(9)式产生的电流与氧气的浓度成正比，通过测定此电流就可以得到溶解氧（DO）的浓度。
电流测定法的测量速度比碘量法要快，操作简便，干扰少（不受水样色度、浊度及化学滴定法中干扰物质的影响），而且能够现场自动连续检测，但是由于它的透氧膜和电极比较容易老化，当水样中含藻类、硫化物、碳酸盐、油类等物质时，会使透氧膜堵塞或损坏，需要注意保护和及时更换，又由于它是依靠电极本身在氧的作用下发生氧化还原反应来测定氧浓度的特性，测定过程中需要消耗氧气，所以在测量过程中样品要不停地搅拌，一般速度要求至少为0.3m/s，且需要定期更换电解液，致使它的测量精度和响应时间都受到扩散因素的限制。目前市场上的仪器大多都是属于Clark电极类型，每隔一段时间要活化，透氧膜也要经常更换。张葭冬[7]对膜电极的精密度作了研究，用膜电极法测量溶解氧的标准偏差为0.41mg/L,变异系数5.37%，碘量法测量溶解氧的标准偏差为0.3mg/L，变异系数为4.81%。同碘量法做对比实验时，每个样品测定值绝对误差小于0.21mg/L，相对误差不超过2.77%，两种方法相对误差在－2.52%～2.77%之间。代表产品有美国YSI公司的系列便携式溶解氧测量仪，如YSI58型溶解氧测量仪，该仪器可高质量地完成实验室和野外环境的测试工件，操作简便携带方便。测量范围为0～20mg/L,精度为±0.03mg/L。
1.3 荧光猝灭法
荧光猝灭法的测定是基于氧分子对荧光物质的猝灭效应原理，根据试样溶液所发生的荧光的强度来测定试样溶液中荧光物质的含量。通过利用光纤传感器来实现光信号的传输，由于光纤传感器具有体积小、重量轻、电绝缘性好、无电火花、安全、抗电磁干扰、灵敏度高、便于利用现有光通信技术组成遥测网络等优点，对传统的传感器能起到扩展、提高的作用，在很多情况下能完成传统的传感器很难甚至不能完成的任务，因此非常适合于荧光的传输与检测。从80年代初起，人们已开始了探索应用于氧探头的荧光指示剂的工作。早期曾采用四烷基氨基乙烯为化学发光剂，但由于其在应用中对氧气的响应在12小时内逐渐衰减而很快被淘汰。芘、芘丁酸、氟蒽等是一类很好的氧指示剂〔8〕，如1984年Wolfbeis等报告了一种对氧气快速响应的荧光传感器，就是以芘丁酸为指示剂，固定于多孔玻璃。这种传感器的优点是响应速度快（可低于50ms），并有很好的稳定性。1989年，Philip等〔9〕将香豆素1、香豆素103、香豆素153三种荧光指示剂分别固定于有机高聚物XAD-4、XAD-8及硅胶三种支持基体中进行实验。从灵敏度、发射强度和稳定性几个方面进行比较，得出了香豆素102固定于XAD-4支持基体中是作为一种灵敏可逆的光纤氧传感器的中介的最佳选择的结论。使用这种荧光指示剂的光纤氧传感器的应用范围相当广泛。
后来过渡金属（Ru、Os、Re、Rh和Ir）的有机化合物以其特殊的性能受到关注，对光和热以及强酸强碱或有机溶剂等都非常稳定。一般选用金属钌铬合物作为荧光指示剂即分子探针。金属钌铬合物的荧光强度与氧分压存在一一对应的关系，激发态寿命长，不耗氧，自身的化学成份很稳定，在水中基本不溶解。钌铬合物的基态至激发态的金属配体电荷转移（MLCT）过程中，激发态的性质与配体结构有密切关系，通常随着配体共轭体系的增大，荧光强度增强，荧光寿命增大，例如在荧光指示剂中把苯基插入到钌的配位空轨道上，从而增强络合物的刚性，在这样的刚性结构介质中，钌的荧光寿命延长，而氧分子与钌络合物分子之间的碰撞猝灭机率提高，从而可增强氧传感膜对氧的灵敏度。目前的研究中，钌化合物的配体一般局限于2,2’-联吡啶、1,10-邻菲洛啉及其衍生物。Brian[10]在实验中比较了在不同pH值介质条件下制得的Ru(bpy)2+3与Ru(ph2phen)2+3两种不同涂料的传感器性能，结果显示在pH＝7时Ru(ph2phen)2+3显示了更高的灵敏度。为延长敏感膜在水溶液中的工作寿命，较长时间保持其灵敏性，吕太平〔11〕等合成Ru(Ⅱ)与4,7-二苯基-1,10-邻菲洛啉的亲脂性衍生物生成的新的荧光试剂配合物Ru(I)[4,7-双（4’-丙苯基）-1,10-邻菲洛啉]2（ClO4）2和Ru(Ⅱ)[4,7-双（4’-庚苯基）-1,10-邻菲洛啉]3（ClO4）2。Kerry[12]等合成Ru(Ⅱ)[5-丙烯酰胺基-1,10-邻菲洛啉]3(ClO4)2。实验均发现随着配体碳链的增长，荧光试剂的憎水性增大，流失现象减少，可延长膜的使用寿命。Ignacy[13]等研究还发现极化后的[Ru(dpp)3Cl2]氧传感膜对氧具有更高的灵敏度。吸附在硅胶60上的钌（Ⅱ）络合物在蓝光的激发下发出既强烈又稳定的粉红色荧光，该荧光可以有效地被分子氧淬灭。
其检测原理是根据Stern-Vlomer的猝灭方程[14]：F0/F=1＋Ksv[Q]，其中F0为无氧水的荧光强度，F为待检测水样的荧光强度，Ksv为方程常数，[Q]为溶解氧浓度，根据实际测得的荧光强度F0、F及已知的Ksv，可计算出溶解氧的浓度[Q]。
实验证明这种检测方法克服了碘量法和电流测定法的不足，具有很好的光化学稳定性、重现性，无延迟，精度高，寿命长，可对水中溶解氧进行实时在线监测。其测量范围一般为0～20mg/L,精度一般≤1%，响应时间≤60s。
1.4 其他检测方法
电导测定法：用导电的金属铊或其他化合物与水中溶解氧（DO）反应生成能导电的铊离子。通过测定水样中电导率的增量，就能求得溶解氧（DO）的浓度。实验表明，每增加0.035S/cm的电导率相当于1mg/L的溶解氧（DO）。此方法是测定溶解氧（DO）最灵敏的方法之一，可连续监测。
阳极溶出伏安法：同样利用金属铊与溶解氧（DO）定量反应生成亚铊离子：
4Tl+O2+2H2Oà4Tl++4OH- (10)
然后用溶出法测定Tl+离子的浓度，从而间接求得溶解氧（DO）的浓度。使用该方法取样量少，灵敏度高，而且受温度影响不大。
2．国内外在水体溶解氧检测领域研究的现状
我国目前对水质检验的常规程序是取样后拿到实验室检验分析，中间的工作环节复杂，导致检测时间长，不能及时得到水质情况。国内目前一些单位和研究机构已经开发研制出一些小型溶解氧检测仪，一般都基于电流测定法，如上海雷磁仪器厂生产的JPSJ－605型溶解氧分析仪，北京北斗星工业化学研究所研制的H－BD5W手持式水质通用测试仪等，其速度方面同国外同类仪器还有一定的差距；国内对荧光溶解氧传感器也有一些研究[5][15]，技术已经达到国外平均水平，但研究实现商品化的较少。国外一般采用新型的基于荧光淬灭效应的溶解氧测量仪[16]，代表产品有瑞士DMP公司的MICROXI型的溶解氧测量仪，美国OXYMON氧气测量系统等等，测量精确，快速，并可以远程测量等。总的来说，目前市场上大多数商品化溶解氧测量仪都是基于Clark溶氧电极的，基于荧光淬灭法的光纤溶解氧传感器较少。
我国环境监测、监控技术在环境领域的应用等方面的研究与发达国家相比还存在显著差距。目前国内在水质监测系统上还没有自己开发的完整的设备，大多数采用国外的设备和技术，如ECOTECH公司的WQMS（水质监测系统），美国SIGMA900系列水质采样器等等，但是国外的水质检测设备和系统大多数价格高，体积大，有的不完全符合中国的环境条件。据海关统计，2000年我国进口各类仪器仪表总额70亿美元，接近我国仪器仪表工业总产值的50%。全国每年用于仪器仪表进口的费用大大超过用于购买国产仪器的费用，价格昂贵、采购周期长以及各种配件难以获得等原因，严重地约束了我国科学技术的发展[1]。因此我国急需研究开发自行生产的环境水质自动监测仪器。

3.小结
目前国际上发展的主流是基于荧光淬灭原理的光纤溶解氧传感器，仪器的性能一般为：重复性误差±0.3㎎/L,零点漂移和量程漂移±0.3㎎/L，响应时间（T90）≤2min，温度补偿精度±0.3㎎/L，MTBF≥720h/次。根据上述荧光淬灭的特性，拟使用如下方法实现溶解氧检测仪：光源发出的光信号经滤光片送到有荧光指示剂的区域，水中溶解氧与荧光指示剂相作用，引起光的强度、波长、频率、相位、偏振态等光学特征发生变化后送到光探测器和信号处理装置，得到溶解氧浓度的信息。为了防止污染物、水体生物的腐蚀、干扰，仪器的抗干扰能力是关键。应该从传感膜的化学稳定性，仪器的防腐蚀性能，电路的工作稳定性方面多加以研究。
鉴于基于荧光淬灭法测量仪的光纤传感器具有较高的测量精度和较强的抗干扰能力，以及较好的重复性和稳定性，可以用于农业中水产养殖业水质的测量以及各种农业用水污染程度的测量，因此对此种传感器的研究具有重要的实际应用价值和商品化价值。

Ⅸ 同样的2跟溶解氧探头用实测的方式，为什么数值不同

传感器的偏差比较大，或者没有标定，是后面的电路的差别引起的。都有可能。

Ⅹ 水中溶解氧值

溶解氧（Dissolved Oxygen）是指溶解于水中分子状态的氧，即水中的O2，用DO表示。溶解氧是水生生物生存不可缺少的条件。溶解氧的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。溶解氧随着温度、气压、盐分的变化而变化，一般说来，温度越高，溶解的盐分越大，水中的溶解氧越低；气压越高，水中的溶解氧越高。溶解氧除了被通常水中硫化物、亚硝酸根、亚铁离子等还原性物质所消耗外，也被水中微生物的呼吸作用以及水中有机物质被好氧微生物的氧化分解所消耗。所以说溶解氧是水体的资本，是水体自净能力的表示。天然水中溶解氧近于饱和值（9ppm），藻类繁殖旺盛时，溶解氧含量下降。水体受有机物及还原性物质污染可使溶解氧降低，对于水产养殖业来说，水体溶解氧对水中生物如鱼类的生存有着至关重要的影响，当溶解氧低于4mg/L时，就会引起鱼类窒息死亡，对于人类来说，健康的饮用水中溶解氧含量不得小于6mg/L。当溶解氧（DO）消耗速率大于氧气向水体中溶入的速率时，溶解氧的含量可趋近于0，此时厌氧菌得以繁殖，使水体恶化，所以溶解氧大小能够反映出水体受到的污染，特别是有机物污染的程度，它是水体污染程度的重要指标，也是衡量水质的综合指标[2]。因此，水体溶解氧含量的测量，对于环境监测以及水产养殖业的发展都具有重要意义。
1．水体溶解氧的各种检测方法及原理
1.1 碘量法（GB7489-87）（Iodometric）
碘量法（等效于国际标准ISO 5813-1983）是测定水中溶解氧的基准方法，使用化学检测方法,测量准确度高，是最早用于检测溶解氧的方法。其原理是在水样中加入硫酸锰和碱性碘化钾，生成氢氧化锰沉淀。此时氢氧化锰性质极不稳定，迅速与水中溶解氧化合生成锰酸锰：
4MnSO4+8NaOH = 4Mn(OH)2↓+4Na2SO4 (1)
2Mn(OH)2＋O2 = 2H2MnO3↓ (2)
2H2MnO3+2Mn(OH)3 = 2MnMnO3↓+4H2O (3)
加入浓硫酸使已化合的溶解氧（以MnMnO3的形式存在）与溶液中所加入的碘化钾发生反应而析出碘：
4KI+2H2SO4 = 4HI+2K2SO4 (4)
2MnMnO3+4H2SO4+HI = 4MnSO4+2I2+6H2O (5)
再以淀粉作指示剂，用硫代硫酸钠滴定释放出的碘，来计算溶解氧的含量[3]，化学方程式为：
2Na2S2O3+I2 = Na2S4O6+4NaI (6)
设V为Na2S2O3溶液的用量（mL）,M为Na2S2O3的浓度（mol/L）,a为滴定时所取水样体积（mL），DO可按下式计算[2]：
DO（mol/L）＝ (7)
在没有干扰的情况下，此方法适用于各种溶解氧浓度大于0.2mg/L和小于氧的饱和度两倍（约20mg/L）的水样。当水中可能含有亚硝酸盐、铁离子、游离氯时，可能会对测定产生干扰，此时应采用碘量法的修正法。具体作法是在加硫酸锰和碱性碘化钾溶液固定水样的时候，加入NaN3溶液，或配成碱性碘化钾-叠氮化钠溶液加于水样中，Fe3+较高时，加入KF络合掩敝。碘量法适用于水源水，地面水等清洁水。碘量法是一种传统的溶解氧测量方法，测量准确度高且准确性好，其测量不确定度为0.19mg/L[4]。但该法是一种纯化学检测方法，耗时长，程序繁琐，无法满足在线测量的要求[5]。同时易氧化的有机物，如丹宁酸、腐植酸和木质素等会对测定产生干扰。可氧化的硫的化合物，如硫化物硫脲，也如同易于消耗氧的呼吸系统那样产生干扰。当含有这类物质时，宜采用电化学探头法[6],包括下面将要介绍的电流测定法以及电导测定法等。
1.2 电流测定法（Clark溶氧电极）
当需要测量受污染的地面水和工业废水时必须用修正的碘量法或电流测定法。电流测定法根据分子氧透过薄膜的扩散速率来测定水中溶解氧（DO）的含量。溶氧电极的薄膜只能透过气体，透过气体中的氧气扩散到电解液中，立即在阴极（正极）上发生还原反应：
O2+2H2O+4e à 4OH- (8)
在阳极（负极），如银－氯化银电极上发生氧化反应：
4Ag+4Cl- à 4AgCl+4e (9)
(8)式和(9)式产生的电流与氧气的浓度成正比，通过测定此电流就可以得到溶解氧（DO）的浓度。
电流测定法的测量速度比碘量法要快，操作简便，干扰少（不受水样色度、浊度及化学滴定法中干扰物质的影响），而且能够现场自动连续检测，但是由于它的透氧膜和电极比较容易老化，当水样中含藻类、硫化物、碳酸盐、油类等物质时，会使透氧膜堵塞或损坏，需要注意保护和及时更换，又由于它是依靠电极本身在氧的作用下发生氧化还原反应来测定氧浓度的特性，测定过程中需要消耗氧气，所以在测量过程中样品要不停地搅拌，一般速度要求至少为0.3m/s，且需要定期更换电解液，致使它的测量精度和响应时间都受到扩散因素的限制。目前市场上的仪器大多都是属于Clark电极类型，每隔一段时间要活化，透氧膜也要经常更换。张葭冬[7]对膜电极的精密度作了研究，用膜电极法测量溶解氧的标准偏差为0.41mg/L,变异系数5.37%，碘量法测量溶解氧的标准偏差为0.3mg/L，变异系数为4.81%。同碘量法做对比实验时，每个样品测定值绝对误差小于0.21mg/L，相对误差不超过2.77%，两种方法相对误差在－2.52%～2.77%之间。代表产品有美国YSI公司的系列便携式溶解氧测量仪，如YSI58型溶解氧测量仪，该仪器可高质量地完成实验室和野外环境的测试工件，操作简便携带方便。测量范围为0～20mg/L,精度为±0.03mg/L。
1.3 荧光猝灭法
荧光猝灭法的测定是基于氧分子对荧光物质的猝灭效应原理，根据试样溶液所发生的荧光的强度来测定试样溶液中荧光物质的含量。通过利用光纤传感器来实现光信号的传输，由于光纤传感器具有体积小、重量轻、电绝缘性好、无电火花、安全、抗电磁干扰、灵敏度高、便于利用现有光通信技术组成遥测网络等优点，对传统的传感器能起到扩展、提高的作用，在很多情况下能完成传统的传感器很难甚至不能完成的任务，因此非常适合于荧光的传输与检测。从80年代初起，人们已开始了探索应用于氧探头的荧光指示剂的工作。早期曾采用四烷基氨基乙烯为化学发光剂，但由于其在应用中对氧气的响应在12小时内逐渐衰减而很快被淘汰。芘、芘丁酸、氟蒽等是一类很好的氧指示剂〔8〕，如1984年Wolfbeis等报告了一种对氧气快速响应的荧光传感器，就是以芘丁酸为指示剂，固定于多孔玻璃。这种传感器的优点是响应速度快（可低于50ms），并有很好的稳定性。1989年，Philip等〔9〕将香豆素1、香豆素103、香豆素153三种荧光指示剂分别固定于有机高聚物XAD-4、XAD-8及硅胶三种支持基体中进行实验。从灵敏度、发射强度和稳定性几个方面进行比较，得出了香豆素102固定于XAD-4支持基体中是作为一种灵敏可逆的光纤氧传感器的中介的最佳选择的结论。使用这种荧光指示剂的光纤氧传感器的应用范围相当广泛。
后来过渡金属（Ru、Os、Re、Rh和Ir）的有机化合物以其特殊的性能受到关注，对光和热以及强酸强碱或有机溶剂等都非常稳定。一般选用金属钌铬合物作为荧光指示剂即分子探针。金属钌铬合物的荧光强度与氧分压存在一一对应的关系，激发态寿命长，不耗氧，自身的化学成份很稳定，在水中基本不溶解。钌铬合物的基态至激发态的金属配体电荷转移（MLCT）过程中，激发态的性质与配体结构有密切关系，通常随着配体共轭体系的增大，荧光强度增强，荧光寿命增大，例如在荧光指示剂中把苯基插入到钌的配位空轨道上，从而增强络合物的刚性，在这样的刚性结构介质中，钌的荧光寿命延长，而氧分子与钌络合物分子之间的碰撞猝灭机率提高，从而可增强氧传感膜对氧的灵敏度。目前的研究中，钌化合物的配体一般局限于2,2’-联吡啶、1,10-邻菲洛啉及其衍生物。Brian[10]在实验中比较了在不同pH值介质条件下制得的Ru(bpy)2+3与Ru(ph2phen)2+3两种不同涂料的传感器性能，结果显示在pH＝7时Ru(ph2phen)2+3显示了更高的灵敏度。为延长敏感膜在水溶液中的工作寿命，较长时间保持其灵敏性，吕太平〔11〕等合成Ru(Ⅱ)与4,7-二苯基-1,10-邻菲洛啉的亲脂性衍生物生成的新的荧光试剂配合物Ru(I)[4,7-双（4’-丙苯基）-1,10-邻菲洛啉]2（ClO4）2和Ru(Ⅱ)[4,7-双（4’-庚苯基）-1,10-邻菲洛啉]3（ClO4）2。Kerry[12]等合成Ru(Ⅱ)[5-丙烯酰胺基-1,10-邻菲洛啉]3(ClO4)2。实验均发现随着配体碳链的增长，荧光试剂的憎水性增大，流失现象减少，可延长膜的使用寿命。Ignacy[13]等研究还发现极化后的[Ru(dpp)3Cl2]氧传感膜对氧具有更高的灵敏度。吸附在硅胶60上的钌（Ⅱ）络合物在蓝光的激发下发出既强烈又稳定的粉红色荧光，该荧光可以有效地被分子氧淬灭。
其检测原理是根据Stern-Vlomer的猝灭方程[14]：F0/F=1＋Ksv[Q]，其中F0为无氧水的荧光强度，F为待检测水样的荧光强度，Ksv为方程常数，[Q]为溶解氧浓度，根据实际测得的荧光强度F0、F及已知的Ksv，可计算出溶解氧的浓度[Q]。
实验证明这种检测方法克服了碘量法和电流测定法的不足，具有很好的光化学稳定性、重现性，无延迟，精度高，寿命长，可对水中溶解氧进行实时在线监测。其测量范围一般为0～20mg/L,精度一般≤1%，响应时间≤60s。
1.4 其他检测方法
电导测定法：用导电的金属铊或其他化合物与水中溶解氧（DO）反应生成能导电的铊离子。通过测定水样中电导率的增量，就能求得溶解氧（DO）的浓度。实验表明，每增加0.035S/cm的电导率相当于1mg/L的溶解氧（DO）。此方法是测定溶解氧（DO）最灵敏的方法之一，可连续监测。
阳极溶出伏安法：同样利用金属铊与溶解氧（DO）定量反应生成亚铊离子：
4Tl+O2+2H2Oà4Tl++4OH- (10)
然后用溶出法测定Tl+离子的浓度，从而间接求得溶解氧（DO）的浓度。使用该方法取样量少，灵敏度高，而且受温度影响不大。
2．国内外在水体溶解氧检测领域研究的现状
我国目前对水质检验的常规程序是取样后拿到实验室检验分析，中间的工作环节复杂，导致检测时间长，不能及时得到水质情况。国内目前一些单位和研究机构已经开发研制出一些小型溶解氧检测仪，一般都基于电流测定法，如上海雷磁仪器厂生产的JPSJ－605型溶解氧分析仪，北京北斗星工业化学研究所研制的H－BD5W手持式水质通用测试仪等，其速度方面同国外同类仪器还有一定的差距；国内对荧光溶解氧传感器也有一些研究[5][15]，技术已经达到国外平均水平，但研究实现商品化的较少。国外一般采用新型的基于荧光淬灭效应的溶解氧测量仪[16]，代表产品有瑞士DMP公司的MICROXI型的溶解氧测量仪，美国OXYMON氧气测量系统等等，测量精确，快速，并可以远程测量等。总的来说，目前市场上大多数商品化溶解氧测量仪都是基于Clark溶氧电极的，基于荧光淬灭法的光纤溶解氧传感器较少。
我国环境监测、监控技术在环境领域的应用等方面的研究与发达国家相比还存在显著差距。目前国内在水质监测系统上还没有自己开发的完整的设备，大多数采用国外的设备和技术，如ECOTECH公司的WQMS（水质监测系统），美国SIGMA900系列水质采样器等等，但是国外的水质检测设备和系统大多数价格高，体积大，有的不完全符合中国的环境条件。据海关统计，2000年我国进口各类仪器仪表总额70亿美元，接近我国仪器仪表工业总产值的50%。全国每年用于仪器仪表进口的费用大大超过用于购买国产仪器的费用，价格昂贵、采购周期长以及各种配件难以获得等原因，严重地约束了我国科学技术的发展[1]。因此我国急需研究开发自行生产的环境水质自动监测仪器。

3.小结
目前国际上发展的主流是基于荧光淬灭原理的光纤溶解氧传感器，仪器的性能一般为：重复性误差±0.3㎎/L,零点漂移和量程漂移±0.3㎎/L，响应时间（T90）≤2min，温度补偿精度±0.3㎎/L，MTBF≥720h/次。根据上述荧光淬灭的特性，拟使用如下方法实现溶解氧检测仪：光源发出的光信号经滤光片送到有荧光指示剂的区域，水中溶解氧与荧光指示剂相作用，引起光的强度、波长、频率、相位、偏振态等光学特征发生变化后送到光探测器和信号处理装置，得到溶解氧浓度的信息。为了防止污染物、水体生物的腐蚀、干扰，仪器的抗干扰能力是关键。应该从传感膜的化学稳定性，仪器的防腐蚀性能，电路的工作稳定性方面多加以研究。
鉴于基于荧光淬灭法测量仪的光纤传感器具有较高的测量精度和较强的抗干扰能力，以及较好的重复性和稳定性，可以用于农业中水产养殖业水质的测量以及各种农业用水污染程度的测量，因此对此种传感器的研究具有重要的实际应用价值和商品化价值。
参考资料：http://www.samsco.com.cn/info/46045.htm