溶解氧

测试原理及应用

厦门沃泰科技有限公司

何为DO？

n  DO即Dissolved Oxygen, 溶解氧

DO影响因素

n  大气压力

n  温度

n  盐度

n  气液接触时间

n  水中含有耗氧物质，如微生物

n  水中含有造氧物质，如藻类

n  样品特性，如有机溶剂

如何测试？

n  1950年以前，用滴汞电极法

n  耗时，有毒！已很少用了！

n  1965年，由Dr. Clark发明了薄膜电极法

n  快速、方便，可进行现场检测！

n  实验室经典方法：碘量法

n  操作繁琐费时。

测试依据

　测试的是氧气分压！

　再由仪器转换成氧气浓度。

大气组成

体积比

n  78.1%氮气

n  20.95%氧气

分压（1013 mbar)

n  氮气791 mbar

n  氧气212 mbar

水蒸汽影响

氧气分压和浓度关系

DO＝a •p•M•V^-1

DO:氧气浓度mg/l

a:Bunsen系数（与温度、盐度有关）

p:氧气分压(mbar)

M:氧气的摩尔质量，32 g/mol

V:氧气的摩尔体积，24 l/mol

Clark电极法

n  极谱法

n  Gavanic法

分类依据：

n  极化电压

n  阳极材质

n  电解液

极化电压

氧的还原电位至少要400 mV，才能保证还原反应的进行。

极谱法

　银被氧化，产生反应所需的电子

极谱法

　电解液为KBr

　电解液中的溴离子结合反应产物银离子，形成溴化银沉淀。

　Ag⁺ + Br^-      AgBr

Galvanic法

　铅被氧化，产生反应所需的电子

Galvanic法

　电解液为KOH

　电解液中的氢氧根结合反应产物铅离子，形成氧化铅沉淀。

Galvanic V.S.极谱法

在线三极式测试技术

恒电位三极式测试原理

　　与普通的二极测试电极不同，

TriOxmatic™系列溶氧电极采用恒电位三

极式测试原理，整个电化学测试系统包括

一个金阴极（工作电极A）和两个银电极，

其中一个银电极为计数阳极G，另一个为参

考电极R，参考电极没有电流流过，这样参

考电极上的电位非常稳定，增强了电极感

测结果的稳定性，提高了整个溶氧测试系

统的准确度。

　　三极式技术具诊断功能，如监测电解

液贮量，因此可预测电极使用寿命，提示

电解液更换时间。

电极诊断功能

泄漏检测

监测阳极和温度探

头之间的电阻R。

SensLeck异常原因：

n  薄膜没旋紧

n  薄膜穿孔

电极诊断功能

电极保养提示

(只有三极式极谱法有此功能)

监测阳极和参考

电极之间的电位

SensReg异常原因：

n  电解液耗尽，需

保养再生

温度补偿

n  内置NTC温度探头，感测样品温度

n  IMT补偿薄膜温度扩张系数(WTW专有技术)

大气压力补偿

n  校正电极和计算饱和度时与大气压力有关。

n  大气压力不影响氧气ppm浓度

WTW仪表内置一个压力感测探头，可准确

补偿大气压力的影响!

电极校正---零点

n  通常用5% Na₂SO₃溶液校正！
缺点：不准确，易受干扰！

n  用纯氮气校正
准确，但操作不容易

所有的WTW溶氧电极无需校正零点，源自

Zero Current Free技术！

电极校正---斜率

n   饱和空气水
制备复杂费时，且容易出现过饱和

薄膜构造

n  工作电极和薄膜之间的距离必须恒定，以保证再现性良好。

n  工作电极和薄膜之间有网格隔开

薄膜厚度

厚度跟响应时间有关系

n  实验室或现场常规检测要求：
响应快速，薄膜厚度通常为13 um(CellOx 325)或25 um(DurOx 325)

n  在线连续监测
抗干扰，耐用，薄膜厚度通常为25 um(TriOxmatic 701)或50 um (TriOxmatic 701)

暖机或极化等待

n     为何要极化？
等阴阳两极之间的电位达到稳定！

n     不极化，测试值偏高！

n     何时要极化？极化时间？

n     Galvanic法，电极保养后，15分钟

n     极谱法，切断电源后，10分钟到2小时，到12小时（在线监测）

流速影响

n   为何要搅拌？
测试过程需消耗氧气！氧气的自由扩散速度远远小于消耗的速度！

n   不搅拌的影响
测试值严重偏低

n   如何搅拌？

n  河流水本身是流动的，无需搅拌

n  死水，来回拨动电极，18cm/S

n  实验室，辅助工具，如磁力搅拌器，或选自搅拌DO探头，如WTW StirrOx-G

DO干扰因素

n  二氧化碳

n  硫化氢

n  气泡

CO₂干扰

n   二氧化碳压力>1巴时，有干扰，使测试值偏高!

H₂S干扰

n  使参考电极中毒!缩短电极使用寿命!

n  普通极谱式电极，马上中毒!

n  三极式电极，几个月后才中毒!

H₂S干扰

n  Galvanic电极

n  浓度<10 ppm，无影响

n  浓度>100 ppm,马上中毒!

气泡干扰

n   大气泡撞击薄膜，使测试值严重偏高!

n   撞击速度越快，影响越大!

因此，测试时要避免

气泡撞击!或选择合适安

装角度避免气泡直接撞

击薄膜!