溶解氧測(cè)試儀的原理

1、溶解氧測(cè)試儀的原理 水體溶解氧的檢測(cè)方法及原理 Elemtron公司溶解氧測(cè)試儀 標(biāo)準(zhǔn)型溶解氧測(cè)試儀 溶解氧測(cè)試儀的產(chǎn)品 編輯本段溶解氧測(cè)試儀的原理在污水處理過(guò)程中，通過(guò)增加污水中的氧含量使污染物通過(guò)活化泥漿被分解出來(lái)，達(dá)到污水凈化的目的，測(cè)量氧含量有助于確定最佳的凈化方法和最經(jīng)濟(jì)的曝氣池配置。在生物發(fā)酵過(guò)程中氧含量的測(cè)量數(shù)據(jù)可對(duì)工藝過(guò)程進(jìn)行指導(dǎo)，如判斷發(fā)酵過(guò)程的臨界氧濃度、發(fā)酵罐的供氧能力以及菌體的活性和菌體的生長(zhǎng)量等，并根據(jù)發(fā)酵時(shí)的供氧和需氧變化來(lái)指導(dǎo)補(bǔ)料操作。一、溶解氧分析儀測(cè)量原理氧在水中的溶解度取決于溫度、壓力和水中溶解的鹽。溶解氧分析儀傳感部分是由金電極(陰極)和銀電極(陽(yáng)極)及氯

2、化鉀或氫氧化鉀電解液組成，氧通過(guò)膜擴(kuò)散進(jìn)入電解液與金電極和銀電極構(gòu)成測(cè)量回路。當(dāng)給溶解氧分析儀電極加上0.6 0.8V 的極化電壓時(shí)，氧通過(guò)膜擴(kuò)散，陰極釋放電子，陽(yáng)極接受電子，產(chǎn)生電流，整個(gè)反應(yīng)過(guò)程為：陽(yáng)極 Ag+ClAgCl+2e- 陰極 O2+2H2O+4e4OH- 根據(jù)法拉第定律：流過(guò)溶解氧分析儀電極的電流和氧分壓成正比，在溫度不變的情況下電流和氧濃度之間呈線性關(guān)系。 二、溶解氧含量的表示方法溶解氧含量有3 種不同的表示方法：氧分壓(mmHg)；百分飽和度(%)；氧濃度(mg/L 或10-6)，這3 種方法本質(zhì)上沒(méi)什么不同。 (1)分壓表示法：氧分壓表示法是最基本和最本質(zhì)的表示法。根據(jù)H

3、enry 定律可得，P=(Po2+P H2O )×0.209，其中，P 為總壓；Po2 為氧分壓(mmHg)；P H2O 為水蒸氣分壓；0.209 為空氣中氧的含量。(2)百分飽和度表示法：由于曝氣發(fā)酵十分復(fù)雜，氧分壓不能計(jì)算得到，在此情況下用百分飽和度的表示法是最合適的。例如將標(biāo)定時(shí)溶解氧定為100，零氧時(shí)為0，則反應(yīng)過(guò)程中的溶解氧含量即為標(biāo)定時(shí)的百分?jǐn)?shù)。 (3)氧濃度表示法：根據(jù)Henry 定律可知氧濃度與其分壓成正比，即：C=Po2 ×a，其中C 為氧濃度(mg/L)；Po2 為氧分壓(mmHg)；a 為溶解度系數(shù)(mg/mmHg·L)。溶解度系數(shù)a 不僅與

4、溫度有關(guān)，還與溶液的成分有關(guān)。對(duì)于溫度恒定的水溶液，a 為常數(shù)，則可測(cè)量氧的濃度。氧濃度表示法在發(fā)酵工業(yè)中不常用，但在污水處理、生活飲用水等過(guò)程中都用氧濃度來(lái)表示。 三、影響溶解氧測(cè)量的因素氧的溶解度取決于溫度、壓力和水中溶解的鹽，另外氧通過(guò)溶液擴(kuò)散比通過(guò)膜擴(kuò)散快，如流速太慢會(huì)產(chǎn)生干擾。 1. 溫度的影響由于溫度變化，膜的擴(kuò)散系數(shù)和氧的溶解度都將發(fā)生變化，直接影響到溶氧電極電流輸出，常采用熱敏電阻來(lái)消除溫度的影響。溫度上升，擴(kuò)散系數(shù)增加，溶解度反而減小。溫度對(duì)溶解度系數(shù)a 的影響可以根據(jù)Henry 定律來(lái)估算，溫度對(duì)膜擴(kuò)散系數(shù)可以通過(guò)阿侖尼烏斯定律來(lái)估算。 (1)氧的溶解度系數(shù)：由于溶解度系數(shù)

5、a 不僅受溫度的影響，而且受溶液的成分的影響。在相同氧分壓下，不同組分的實(shí)際氧濃度也可能不同。根據(jù)亨利定律可知氧濃度與其分壓成正比，對(duì)于稀溶液，溫度變化溶解度系數(shù)a 的變化約為2%/ 。 (2)膜的擴(kuò)散系數(shù)：根據(jù)阿侖尼烏斯定律，溶解度系數(shù)與溫度T 的關(guān)系為： C=KPo2·exp(-T)，其中假定K、Po2 為常數(shù)，則可以計(jì)算出在25時(shí)為2.3%/ 。當(dāng)溶解度系數(shù)a 計(jì)算出來(lái)后，可通過(guò)儀表指示和化驗(yàn)分析值對(duì)比計(jì)算出膜的擴(kuò)散系數(shù)(這里略去計(jì)算過(guò)程)，膜的擴(kuò)散系數(shù)在25時(shí)為1.5%/。 2. 大氣壓的影響根據(jù)Henry 定律，氣體的溶解度與其分壓成正比。氧分壓與該地區(qū)的海拔高度有關(guān)，高原

6、地區(qū)和平原地區(qū)的差可達(dá)20%，使用前必須根據(jù)當(dāng)?shù)卮髿鈮哼M(jìn)行補(bǔ)償。有些儀表內(nèi)部配有氣壓表，在標(biāo)定時(shí)可自動(dòng)進(jìn)行校正；有些儀表未配置氣壓表，在標(biāo)定時(shí)要根據(jù)當(dāng)?shù)貧庀笳咎峁┑臄?shù)據(jù)進(jìn)行設(shè)置，如果數(shù)據(jù)有誤，將導(dǎo)致較大的測(cè)量誤差。 3. 溶液中含鹽量鹽水中的溶解氧明顯低于自來(lái)水中的溶解氧，為了準(zhǔn)確測(cè)量，必須考慮含鹽量對(duì)溶解氧的影響。在溫度不變的情況下，鹽含量每增加100mg/L，溶解氧降低約1%。如果儀表在標(biāo)定時(shí)使用的溶液的含鹽量低，而實(shí)際測(cè)量的溶液的含鹽量高，也會(huì)導(dǎo)致誤差。在實(shí)際使用中必須對(duì)測(cè)量介質(zhì)的含鹽量進(jìn)行分析，以便準(zhǔn)確測(cè)量及正確補(bǔ)償。 4. 樣品的流速氧通過(guò)膜擴(kuò)散比通過(guò)樣品進(jìn)行擴(kuò)散要慢，必須保證電極膜

7、與溶液完全接觸。對(duì)于流通式檢測(cè)方式，溶液中的氧會(huì)向流通池內(nèi)擴(kuò)散，使靠近膜的溶液中的氧損失，產(chǎn)生擴(kuò)散干擾，影響測(cè)量。為了測(cè)量準(zhǔn)確，應(yīng)增加流過(guò)膜的溶液的流量來(lái)補(bǔ)償擴(kuò)散失去的氧，樣品的最小流速為0.3m/s。四、注意的問(wèn)題對(duì)溶解氧分析儀來(lái)說(shuō)，只要選型、設(shè)置、維護(hù)得當(dāng)，一般均能滿足工藝的測(cè)量要求。溶解氧分析儀的使用不好的主要問(wèn)題出在：使用維護(hù)不正確；電極內(nèi)部泄露造成溫度補(bǔ)償不正常；電極輸入阻抗降低等。 1. 日常維護(hù)儀表的日常維護(hù)主要包括定期對(duì)電極進(jìn)行清洗、校驗(yàn)、再生。 (1)12 周應(yīng)清洗一次電極，如果膜片上有污染物，會(huì)引起測(cè)量誤差。清洗時(shí)應(yīng)小心，注意不要損壞膜片。將電極放入清水中涮洗，如污物不能洗

8、去，用軟布或棉布小心擦洗。 (2)23 月應(yīng)重新校驗(yàn)一次零點(diǎn)和量程。 (3)電極的再生大約1 年左右進(jìn)行一次。當(dāng)測(cè)量范圍調(diào)整不過(guò)來(lái)，就需要對(duì)溶解氧電極再生。電極再生包括更換內(nèi)部電解液、更換膜片、清洗銀電極。如果觀察銀電極有氧化現(xiàn)象，可用細(xì)砂紙拋光。 (4)在使用中如發(fā)現(xiàn)電極泄露，就必須更換電解液。 2. 儀表標(biāo)定儀表的標(biāo)定方法一般可采用標(biāo)準(zhǔn)液標(biāo)定或現(xiàn)場(chǎng)取樣標(biāo)定。 (1)標(biāo)準(zhǔn)溶液標(biāo)定法：標(biāo)準(zhǔn)溶液標(biāo)定一般采用兩點(diǎn)標(biāo)定，即零點(diǎn)標(biāo)定和量程標(biāo)定。零點(diǎn)標(biāo)定溶液可采用2%的Na2SO3 溶液。量程標(biāo)定溶液可根據(jù)儀表測(cè)量量程選擇4M 的KCl 溶液(2mg/L)；50%的甲醇溶液(21.9mg/L)。 (2)

9、現(xiàn)場(chǎng)取樣標(biāo)定法(Winkler 法)：在實(shí)際使用中，多采用Winkler 方法對(duì)溶解氧分析儀進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)標(biāo)定。使用該方法時(shí)存在兩種情況：取樣時(shí)儀表讀數(shù)為M1，化驗(yàn)分析值為A，對(duì)儀表進(jìn)行標(biāo)定時(shí)儀表讀數(shù)仍為M1，這時(shí)只須調(diào)整儀表讀數(shù)等于 A 即可；取樣時(shí)儀表讀數(shù)為M1，化驗(yàn)分析值為A，對(duì)儀表進(jìn)行標(biāo)定時(shí)儀表讀數(shù)改變?yōu)镸2，這時(shí)就不能將調(diào)整儀表讀數(shù)等于A，而應(yīng)將儀表讀數(shù)調(diào)整為 1 M A ×M2。 3. 使用中應(yīng)注意的問(wèn)題使用中應(yīng)注意以下問(wèn)題：由于溶解氧電極信號(hào)阻抗較高(約20M)，溶解氧電極與轉(zhuǎn)換器之間距離最大為50m；溶解氧電極不用時(shí)也應(yīng)處于工作狀態(tài)，可接在溶解氧轉(zhuǎn)換器上。久置或重新再生(更

10、換電解液或膜)的電極，在使用前應(yīng)置于無(wú)氧環(huán)境極化12h；由于溫度變化對(duì)電極膜的擴(kuò)散和氧溶解度有較大影響，標(biāo)定時(shí)需較長(zhǎng)時(shí)間(約10min)，以使溫補(bǔ)電阻達(dá)到平衡；氧分壓與該地區(qū)的海拔高度有關(guān)，儀表在使用前必須根據(jù)當(dāng)?shù)卮髿鈮哼M(jìn)行補(bǔ)償；測(cè)量溶液的含鹽量高時(shí)，儀表標(biāo)定時(shí)應(yīng)使用含鹽量相當(dāng)?shù)娜芤?；?duì)于流通式測(cè)量方式，要求流過(guò)電極的最小流速為0.3m/s。編輯本段水體溶解氧的檢測(cè)方法及原理隨著當(dāng)今世界工業(yè)、農(nóng)業(yè)的迅猛發(fā)展，大量的工業(yè)廢水、農(nóng)田排水向江河湖海排放，同時(shí)，我國(guó)城市生活污水大約有80%未經(jīng)處理直接排放，小城鎮(zhèn)及廣大農(nóng)村生活污水大多處于無(wú)序排放狀態(tài)1，使得許多地方的水質(zhì)日益惡化，水污染和水資源短缺日

11、益嚴(yán)重，所以迫切需要對(duì)污水進(jìn)行及時(shí)監(jiān)控和有效處理。其中，水中溶解氧含量是進(jìn)行水質(zhì)監(jiān)測(cè)時(shí)的一項(xiàng)重要指標(biāo)。 溶解氧（Dissolved Oxygen）是指溶解于水中分子狀態(tài)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(gè)來(lái)源是水中溶解氧未飽和時(shí)，大氣中的氧氣向水體滲入；另一個(gè)來(lái)源是水中植物通過(guò)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(shuō)來(lái)，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(zhì)所消耗外，也被水中微生物的呼吸作用以及水中有機(jī)物質(zhì)被好氧微生物的氧化分解所消耗

12、。所以說(shuō)溶解氧是水體的資本，是水體自凈能力的表示。天然水中溶解氧近于飽和值（9ppm），藻類繁殖旺盛時(shí)，溶解氧含量下降。水體受有機(jī)物及還原性物質(zhì)污染可使溶解氧降低，對(duì)于水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)來(lái)說(shuō)，水體溶解氧對(duì)水中生物如魚(yú)類的生存有著至關(guān)重要的影響，當(dāng)溶解氧低于4mg/L時(shí)，就會(huì)引起魚(yú)類窒息死亡，對(duì)于人類來(lái)說(shuō)，健康的飲用水中溶解氧含量不得小于6mg/L。當(dāng)溶解氧（DO）消耗速率大于氧氣向水體中溶入的速率時(shí)，溶解氧的含量可趨近于0，此時(shí)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(jī)物污染的程度，它是水體污染程度的重要指標(biāo)，也是衡量水質(zhì)的綜合指標(biāo)。因此，水體溶解氧含量的測(cè)量，對(duì)于

13、環(huán)境監(jiān)測(cè)以及水產(chǎn)養(yǎng)殖業(yè)的發(fā)展都具有重要意義。 1水體溶解氧的各種檢測(cè)方法及原理 1.1 碘量法（GB7489-87）（Iodometric） 碘量法（等效于國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)ISO 5813-1983）是測(cè)定水中溶解氧的基準(zhǔn)方法，使用化學(xué)檢測(cè)方法,測(cè)量準(zhǔn)確度高，是最早用于檢測(cè)溶解氧的方法。其原理是在水樣中加入硫酸錳和堿性碘化鉀，生成氫氧化錳沉淀。此時(shí)氫氧化錳性質(zhì)極不穩(wěn)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)2O2 = 2H2MnO3 (2) 2H2MnO3+2Mn(OH)3 = 2MnMnO3+4H2O (3) 加入濃硫

14、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(fā)生反應(yīng)而析出碘： 4KI+2H2SO4 = 4HI+2K2SO4 (4) 2MnMnO3+4H2SO4+HI = 4MnSO4+2I2+6H2O (5) 再以淀粉作指示劑，用硫代硫酸鈉滴定釋放出的碘，來(lái)計(jì)算溶解氧的含量3，化學(xué)方程式為： 2Na2S2O3+I2 = Na2S4O6+4NaI (6) 設(shè)V為Na2S2O3溶液的用量（mL）,M為Na2S2O3的濃度（mol/L）,a為滴定時(shí)所取水樣體積（mL），DO可按下式計(jì)算2： DO（mol/L） (7) 在沒(méi)有干擾的情況下，此方法適用于各種溶解氧濃度大于0.2mg/L和小

15、于氧的飽和度兩倍（約20mg/L）的水樣。當(dāng)水中可能含有亞硝酸鹽、鐵離子、游離氯時(shí)，可能會(huì)對(duì)測(cè)定產(chǎn)生干擾，此時(shí)應(yīng)采用碘量法的修正法。具體作法是在加硫酸錳和堿性碘化鉀溶液固定水樣的時(shí)候，加入NaN3溶液，或配成堿性碘化鉀-疊氮化鈉溶液加于水樣中，F(xiàn)e3+較高時(shí)，加入KF絡(luò)合掩敝。碘量法適用于水源水，地面水等清潔水。碘量法是一種傳統(tǒng)的溶解氧測(cè)量方法，測(cè)量準(zhǔn)確度高且準(zhǔn)確性好，其測(cè)量不確定度為0.19mg/L4。但該法是一種純化學(xué)檢測(cè)方法，耗時(shí)長(zhǎng)，程序繁瑣，無(wú)法滿足在線測(cè)量的要求5。同時(shí)易氧化的有機(jī)物，如丹寧酸、腐植酸和木質(zhì)素等會(huì)對(duì)測(cè)定產(chǎn)生干擾。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

16、系統(tǒng)那樣產(chǎn)生干擾。當(dāng)含有這類物質(zhì)時(shí)，宜采用電化學(xué)探頭法6,包括下面將要介紹的電流測(cè)定法以及電導(dǎo)測(cè)定法等。 1.2 電流測(cè)定法（Clark溶氧電極） 當(dāng)需要測(cè)量受污染的地面水和工業(yè)廢水時(shí)必須用修正的碘量法或電流測(cè)定法。電流測(cè)定法根據(jù)分子氧透過(guò)薄膜的擴(kuò)散速率來(lái)測(cè)定水中溶解氧（DO）的含量。溶氧電極的薄膜只能透過(guò)氣體，透過(guò)氣體中的氧氣擴(kuò)散到電解液中，立即在陰極（正極）上發(fā)生還原反應(yīng)： O2+2H2O+4e à 4OH- (8) 在陽(yáng)極（負(fù)極），如銀氯化銀電極上發(fā)生氧化反應(yīng)： 4Ag+4Cl- à 4AgCl+4e (9) (8)式和(9)式產(chǎn)生的電流與氧氣的濃度成正比，通過(guò)測(cè)定此

17、電流就可以得到溶解氧（DO）的濃度。 電流測(cè)定法的測(cè)量速度比碘量法要快，操作簡(jiǎn)便，干擾少（不受水樣色度、濁度及化學(xué)滴定法中干擾物質(zhì)的影響），而且能夠現(xiàn)場(chǎng)自動(dòng)連續(xù)檢測(cè)，但是由于它的透氧膜和電極比較容易老化，當(dāng)水樣中含藻類、硫化物、碳酸鹽、油類等物質(zhì)時(shí)，會(huì)使透氧膜堵塞或損壞，需要注意保護(hù)和及時(shí)更換，又由于它是依靠電極本身在氧的作用下發(fā)生氧化還原反應(yīng)來(lái)測(cè)定氧濃度的特性，測(cè)定過(guò)程中需要消耗氧氣，所以在測(cè)量過(guò)程中樣品要不停地?cái)嚢?，一般速度要求至少?.3m/s，且需要定期更換電解液，致使它的測(cè)量精度和響應(yīng)時(shí)間都受到擴(kuò)散因素的限制。目前市場(chǎng)上的儀器大多都是屬于Clark電極類型，每隔一段時(shí)間要活化，透氧膜

18、也要經(jīng)常更換。張葭冬7對(duì)膜電極的精密度作了研究，用膜電極法測(cè)量溶解氧的標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.41mg/L,變異系數(shù)5.37%，碘量法測(cè)量溶解氧的標(biāo)準(zhǔn)偏差為0.3mg/L，變異系數(shù)為4.81%。同碘量法做對(duì)比實(shí)驗(yàn)時(shí)，每個(gè)樣品測(cè)定值絕對(duì)誤差小于0.21mg/L，相對(duì)誤差不超過(guò)2.77%，兩種方法相對(duì)誤差在2.52%2.77%之間。代表產(chǎn)品有美國(guó)YSI公司的系列便攜式溶解氧測(cè)量?jī)x，如YSI58型溶解氧測(cè)量?jī)x，該儀器可高質(zhì)量地完成實(shí)驗(yàn)室和野外環(huán)境的測(cè)試工件，操作簡(jiǎn)便攜帶方便。測(cè)量范圍為020mg/L,精度為±0.03mg/L。 1.3 熒光猝滅法 熒光猝滅法的測(cè)定是基于氧分子對(duì)熒光物質(zhì)的猝滅效應(yīng)原理

19、，根據(jù)試樣溶液所發(fā)生的熒光的強(qiáng)度來(lái)測(cè)定試樣溶液中熒光物質(zhì)的含量。通過(guò)利用光纖傳感器來(lái)實(shí)現(xiàn)光信號(hào)的傳輸，由于光纖傳感器具有體積小、重量輕、電絕緣性好、無(wú)電火花、安全、抗電磁干擾、靈敏度高、便于利用現(xiàn)有光通信技術(shù)組成遙測(cè)網(wǎng)絡(luò)等優(yōu)點(diǎn)，對(duì)傳統(tǒng)的傳感器能起到擴(kuò)展、提高的作用，在很多情況下能完成傳統(tǒng)的傳感器很難甚至不能完成的任務(wù)，因此非常適合于熒光的傳輸與檢測(cè)。從80年代初起，人們已開(kāi)始了探索應(yīng)用于氧探頭的熒光指示劑的工作。早期曾采用四烷基氨基乙烯為化學(xué)發(fā)光劑，但由于其在應(yīng)用中對(duì)氧氣的響應(yīng)在12小時(shí)內(nèi)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(bào)告了一種對(duì)

20、氧氣快速響應(yīng)的熒光傳感器，就是以芘丁酸為指示劑，固定于多孔玻璃。這種傳感器的優(yōu)點(diǎn)是響應(yīng)速度快（可低于50ms），并有很好的穩(wěn)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于有機(jī)高聚物XAD-4、XAD-8及硅膠三種支持基體中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。從靈敏度、發(fā)射強(qiáng)度和穩(wěn)定性幾個(gè)方面進(jìn)行比較，得出了香豆素102固定于XAD-4支持基體中是作為一種靈敏可逆的光纖氧傳感器的中介的最佳選擇的結(jié)論。使用這種熒光指示劑的光纖氧傳感器的應(yīng)用范圍相當(dāng)廣泛。 后來(lái)過(guò)渡金屬（Ru、Os、Re、Rh和Ir）的有機(jī)化合物以其特殊的性能受到關(guān)注，對(duì)光和熱以及強(qiáng)酸強(qiáng)堿或有機(jī)溶劑等都非常穩(wěn)

21、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(qiáng)度與氧分壓存在一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系，激發(fā)態(tài)壽命長(zhǎng)，不耗氧，自身的化學(xué)成份很穩(wěn)定，在水中基本不溶解。釕鉻合物的基態(tài)至激發(fā)態(tài)的金屬配體電荷轉(zhuǎn)移（MLCT）過(guò)程中，激發(fā)態(tài)的性質(zhì)與配體結(jié)構(gòu)有密切關(guān)系，通常隨著配體共軛體系的增大，熒光強(qiáng)度增強(qiáng)，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(qiáng)絡(luò)合物的剛性，在這樣的剛性結(jié)構(gòu)介質(zhì)中，釕的熒光壽命延長(zhǎng)，而氧分子與釕絡(luò)合物分子之間的碰撞猝滅機(jī)率提高，從而可增強(qiáng)氧傳感膜對(duì)氧的靈敏度。目前的研究中，釕化合物的配體一般局限于2,2-聯(lián)吡啶、1,10-鄰菲洛啉及其衍生物。Brian10

22、在實(shí)驗(yàn)中比較了在不同pH值介質(zhì)條件下制得的Ru(bpy)2+3與Ru(ph2phen)2+3兩種不同涂料的傳感器性能，結(jié)果顯示在pH7時(shí)Ru(ph2phen)2+3顯示了更高的靈敏度。為延長(zhǎng)敏感膜在水溶液中的工作壽命，較長(zhǎng)時(shí)間保持其靈敏性，呂太平11等合成Ru()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()4,7-雙（4-庚苯基）-1,10-鄰菲洛啉3（ClO4）2。Kerry12等合成Ru()5-丙烯酰胺基-1,10-鄰菲洛啉3(ClO4)2。實(shí)驗(yàn)均發(fā)現(xiàn)隨著配體碳鏈的增長(zhǎng)，熒光試劑的

23、憎水性增大，流失現(xiàn)象減少，可延長(zhǎng)膜的使用壽命。Ignacy13等研究還發(fā)現(xiàn)極化后的Ru(dpp)3Cl2氧傳感膜對(duì)氧具有更高的靈敏度。吸附在硅膠60上的釕（）絡(luò)合物在藍(lán)光的激發(fā)下發(fā)出既強(qiáng)烈又穩(wěn)定的粉紅色熒光，該熒光可以有效地被分子氧淬滅。 其檢測(cè)原理是根據(jù)Stern-Vlomer的猝滅方程14：F0/F=1KsvQ，其中F0為無(wú)氧水的熒光強(qiáng)度，F(xiàn)為待檢測(cè)水樣的熒光強(qiáng)度，Ksv為方程常數(shù)，Q為溶解氧濃度，根據(jù)實(shí)際測(cè)得的熒光強(qiáng)度F0、F及已知的Ksv，可計(jì)算出溶解氧的濃度Q。 實(shí)驗(yàn)證明這種檢測(cè)方法克服了碘量法和電流測(cè)定法的不足，具有很好的光化學(xué)穩(wěn)定性、重現(xiàn)性，無(wú)延遲，精度高，壽命長(zhǎng)，可對(duì)水中溶解氧

24、進(jìn)行實(shí)時(shí)在線監(jiān)測(cè)。其測(cè)量范圍一般為020mg/L,精度一般1%，響應(yīng)時(shí)間60s。 1.4 其他檢測(cè)方法 電導(dǎo)測(cè)定法：用導(dǎo)電的金屬鉈或其他化合物與水中溶解氧（DO）反應(yīng)生成能導(dǎo)電的鉈離子。通過(guò)測(cè)定水樣中電導(dǎo)率的增量，就能求得溶解氧（DO）的濃度。實(shí)驗(yàn)表明，每增加0.035S/cm的電導(dǎo)率相當(dāng)于1mg/L的溶解氧（DO）。此方法是測(cè)定溶解氧（DO）最靈敏的方法之一，可連續(xù)監(jiān)測(cè)。 陽(yáng)極溶出伏安法：同樣利用金屬鉈與溶解氧（DO）定量反應(yīng)生成亞鉈離子： 4Tl+O2+2H2Oà4Tl+4OH- (10) 然后用溶出法測(cè)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

25、敏度高，而且受溫度影響不大。 2國(guó)內(nèi)外在水體溶解氧檢測(cè)領(lǐng)域研究的現(xiàn)狀 我國(guó)目前對(duì)水質(zhì)檢驗(yàn)的常規(guī)程序是取樣后拿到實(shí)驗(yàn)室檢驗(yàn)分析，中間的工作環(huán)節(jié)復(fù)雜，導(dǎo)致檢測(cè)時(shí)間長(zhǎng)，不能及時(shí)得到水質(zhì)情況。國(guó)內(nèi)目前一些單位和研究機(jī)構(gòu)已經(jīng)開(kāi)發(fā)研制出一些小型溶解氧檢測(cè)儀，一般都基于電流測(cè)定法，如上海雷磁儀器廠生產(chǎn)的JPSJ605型溶解氧分析儀，北京北斗星工業(yè)化學(xué)研究所研制的HBD5W手持式水質(zhì)通用測(cè)試儀等，其速度方面同國(guó)外同類儀器還有一定的差距；國(guó)內(nèi)對(duì)熒光溶解氧傳感器也有一些研究515，技術(shù)已經(jīng)達(dá)到國(guó)外平均水平，但研究實(shí)現(xiàn)商品化的較少。國(guó)外一般采用新型的基于熒光淬滅效應(yīng)的溶解氧測(cè)量?jī)x16，代表產(chǎn)品有瑞士DMP公司的MI

26、CROXI型的溶解氧測(cè)量?jī)x，美國(guó)OXYMON氧氣測(cè)量系統(tǒng)等等，測(cè)量精確，快速，并可以遠(yuǎn)程測(cè)量等?？偟膩?lái)說(shuō)，目前市場(chǎng)上大多數(shù)商品化溶解氧測(cè)量?jī)x都是基于Clark溶氧電極的，基于熒光淬滅法的光纖溶解氧傳感器較少。 我國(guó)環(huán)境監(jiān)測(cè)、監(jiān)控技術(shù)在環(huán)境領(lǐng)域的應(yīng)用等方面的研究與發(fā)達(dá)國(guó)家相比還存在顯著差距。目前國(guó)內(nèi)在水質(zhì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)上還沒(méi)有自己開(kāi)發(fā)的完整的設(shè)備，大多數(shù)采用國(guó)外的設(shè)備和技術(shù)，如ECOTECH公司的WQMS（水質(zhì)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)），美國(guó)SIGMA900系列水質(zhì)采樣器等等，但是國(guó)外的水質(zhì)檢測(cè)設(shè)備和系統(tǒng)大多數(shù)價(jià)格高，體積大，有的不完全符合中國(guó)的環(huán)境條件。據(jù)海關(guān)統(tǒng)計(jì)，2000年我國(guó)進(jìn)口各類儀器儀表總額70億美元，接近

27、我國(guó)儀器儀表工業(yè)總產(chǎn)值的50%。全國(guó)每年用于儀器儀表進(jìn)口的費(fèi)用大大超過(guò)用于購(gòu)買國(guó)產(chǎn)儀器的費(fèi)用，價(jià)格昂貴、采購(gòu)周期長(zhǎng)以及各種配件難以獲得等原因，嚴(yán)重地約束了我國(guó)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展1。因此我國(guó)急需研究開(kāi)發(fā)自行生產(chǎn)的環(huán)境水質(zhì)自動(dòng)監(jiān)測(cè)儀器。 3.小結(jié) 目前國(guó)際上發(fā)展的主流是基于熒光淬滅原理的光纖溶解氧傳感器，儀器的性能一般為：重復(fù)性誤差±0.3/L,零點(diǎn)漂移和量程漂移±0.3/L，響應(yīng)時(shí)間（T90）2min，溫度補(bǔ)償精度±0.3/L，MTBF720h/次。根據(jù)上述熒光淬滅的特性，擬使用如下方法實(shí)現(xiàn)溶解氧檢測(cè)儀：光源發(fā)出的光信號(hào)經(jīng)濾光片送到有熒光指示劑的區(qū)域，水中溶解氧與熒光指

28、示劑相作用，引起光的強(qiáng)度、波長(zhǎng)、頻率、相位、偏振態(tài)等光學(xué)特征發(fā)生變化后送到光探測(cè)器和信號(hào)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(guān)鍵。應(yīng)該從傳感膜的化學(xué)穩(wěn)定性，儀器的防腐蝕性能，電路的工作穩(wěn)定性方面多加以研究。編輯本段Elemtron公司溶解氧測(cè)試儀（一）技術(shù)參數(shù) 范圍：0400（%）；060.00（mg/l) 精度:1%；0.1 mg/l 溫度補(bǔ)償：040 °C；040°C 還可測(cè)量PH值；電導(dǎo)率；鹽度等參數(shù) （二）主要特點(diǎn) Co-401榮獲歐洲實(shí)驗(yàn)室2001（EUROLAB 2001）國(guó)際金獎(jiǎng)！ CX-742榮獲華沙MED

29、ICA CONTROLA金獎(jiǎng)！ （三）儀器介紹 波蘭Elemtron公司設(shè)計(jì)了多款電化學(xué)儀器，有PH計(jì)；電導(dǎo)儀；溶氧儀；溫度記錄儀；濕度記錄儀等產(chǎn)品。防水型溶解氧測(cè)量?jī)xCO-401pH值 / 溶解氧測(cè)量?jī)xCPO-4011、電導(dǎo)率/鹽度/溶解氧測(cè)量?jī)xCCO-401產(chǎn)品介紹如下：測(cè)量純水或污水中溶解氧（飽和度%或mg/l）、溫度和大氣壓; 2種供電模式，9V電池或12V電源適配器，能戶外和室內(nèi)工作。 可選充電電池，充電時(shí)直接插在測(cè)量?jī)x上。 測(cè)量溶解氧時(shí)能自動(dòng)修正氣壓的影響，從而提高了測(cè)量精度，簡(jiǎn)化測(cè)試過(guò)程。測(cè)量范圍寬，能測(cè)量水中長(zhǎng)有植物的湖水。單點(diǎn)或2點(diǎn)氧探頭校正。CPO-401還能測(cè)量pH值，其

30、特征類似于CP-401 pH計(jì)。CCO-401能自動(dòng)修正鹽度對(duì)溶解氧測(cè)量的影響，縮短了工作時(shí)間。CCO-401另外能測(cè)量電導(dǎo)率，其特征同樣類似于CC-401。自動(dòng)或手動(dòng)溫度補(bǔ)償。能顯示時(shí)間日期。內(nèi)部數(shù)據(jù)儲(chǔ)存器能貯存200套連續(xù)或獨(dú)立測(cè)量數(shù)據(jù)，附溫度、時(shí)間和日期?？蛇x擇貯存450或950套數(shù)據(jù)的儲(chǔ)存器。測(cè)量結(jié)果能長(zhǎng)期保留在內(nèi)存。集成RS-232輸出端口，能與電腦或標(biāo)準(zhǔn)打印機(jī)連接。 質(zhì)量保證期：18個(gè)月。2、溶解氧測(cè)量?jī)xCO-402 產(chǎn)品介紹如下：CO-402用來(lái)測(cè)量水中溶解氧（以飽和度%或濃度mg/l表示）和溫度。適用于低含量的樣品測(cè)量，如水的純化處理，熱力學(xué)，化學(xué)實(shí)驗(yàn)室和科學(xué)研究中。測(cè)量精確度

31、可與其成本更高的測(cè)量方法相媲美。測(cè)量套件包括CO-402測(cè)量?jī)x和包含一個(gè)帶特殊流動(dòng)導(dǎo)管的氧氣傳感器。供電模式為電池或接電源適配器 LCD大屏幕顯示，操作簡(jiǎn)便快捷。自動(dòng)或手動(dòng)的溫度補(bǔ)償 可記錄200個(gè)單獨(dú)或連續(xù)的測(cè)量數(shù)據(jù)，附時(shí)間和日期也可選配能記錄450或950個(gè)數(shù)據(jù)的儲(chǔ)存器。測(cè)量結(jié)果和校正數(shù)據(jù)保存在內(nèi)存中。 可跟電腦和打印機(jī)相連?？捎贸潆姷碾姵?。保質(zhì)期為18個(gè)月。防水設(shè)計(jì)，儀器能在不同環(huán)境中使用。傳感器2 點(diǎn)校正：0% 和 100% O2。 響應(yīng)時(shí)間:< 30 s. 氣流管參數(shù):顯示流速：30 l / h最大壓強(qiáng)：0.1 MPa最高溫度：+ 60°C (氧傳感器最高為

32、+ 40°C）接口長(zhǎng)度：8, 10, 或12 mm3、防水型溶解氧測(cè)量?jī)xCO-411產(chǎn)品介紹如下：用于測(cè)量溶解氧（用或mg/1表示）和溫度。能自動(dòng)修正大氣壓和鹽度對(duì)溶解氧測(cè)量結(jié)果影響。LCD大屏幕，讀數(shù)便利。獨(dú)立的溫度傳感器，可以測(cè)量到 20 -199.9 °C (Pt-1000)范圍的溫度。自動(dòng)溫度補(bǔ)償系統(tǒng)兩種電源模式， 9V電池和12V的電源適配器，可在室內(nèi)和戶外工作?？蛇x用充電電池自動(dòng)斷電功能質(zhì)量保證期：18個(gè)月。范圍：0 - 19.99（mg/l）；0 -199.9（%）；-50.0-199.9精度：0.2 mg/l；2%； 0.8 °C溫度補(bǔ)償：0 -

33、40 °C壓力范圍：800 1200 hPa鹽度范圍：0 50 g溶解氧測(cè)量?jī)xCO-501 和 CO-502pH值/溶解氧測(cè)量?jī)x CPO-501 和 CPO-5024、電導(dǎo)率/鹽度/溶解氧測(cè)量?jī)xCCO-501 和 CCO-502產(chǎn)品介紹如下：實(shí)驗(yàn)室臺(tái)式設(shè)計(jì)，配12V電源適配器。 502型集成熱敏打印機(jī)。 測(cè)量水或污水中溶解氧（飽和度%，mg/l ）、溫度和氣壓。 能自動(dòng)修正氣壓對(duì)溶解氧測(cè)量的影響。 CPO型還能測(cè)量pH值，其特點(diǎn)類似于CP-501 pH計(jì)。CCO型還能測(cè)量電導(dǎo)率，鹽度，其特點(diǎn)類似于CC-501型。 CCO型能測(cè)量鹽度，并能自動(dòng)修正鹽度對(duì)溶解濃度的影響，因此使得測(cè)量工作

34、簡(jiǎn)單快速。 溶解氧傳感器1點(diǎn)或2點(diǎn)校正。 自動(dòng)或手動(dòng)溫度補(bǔ)償。 可顯示時(shí)間和日期。 內(nèi)部數(shù)據(jù)儲(chǔ)存器可收集200套連續(xù)或獨(dú)立的數(shù)據(jù)結(jié)果，并附有溫度、時(shí)間和日期。 也可選配能記錄450或950個(gè)數(shù)據(jù)儲(chǔ)存器。 集成 RS-232 端口，能與計(jì)算機(jī)或標(biāo)準(zhǔn)打印機(jī)連接。 質(zhì)量保證期：18個(gè)月。編輯本段標(biāo)準(zhǔn)型溶解氧測(cè)試儀（一）簡(jiǎn)要介紹配備了自動(dòng)溫度補(bǔ)償、鹽度補(bǔ)償和壓力偏差校正，DO6和DO100均提供高精度mg/L、ppm或飽和空氣%的溶解氧值，堅(jiān)固的原電池探頭僅需最小維護(hù)量，非常耐用。 （二）詳細(xì)資料配備了自動(dòng)溫度補(bǔ)償、鹽度補(bǔ)償和壓力偏差校正，DO6和DO100均提供高精度mg/L、ppm或飽和空氣%的溶解氧值，堅(jiān)固