鍋爐水微量溶解氧分析儀的測(cè)量原理是基于電化學(xué)中極譜法(又稱Clark電極法),是鍋爐水微量溶解氧分析中應(yīng)用廣的測(cè)量分析技術(shù),其核心基于氧分子在電極表面的電化學(xué)反應(yīng),通過(guò)測(cè)量擴(kuò)散電流來(lái)推算溶解氧濃度。以下是其原理的詳細(xì)說(shuō)明:
一、核心組件與結(jié)構(gòu)
DOT-5000W型極譜法傳感器由以下關(guān)鍵部件構(gòu)成:
透氣膜:通常為聚四氟乙烯(PTFE)或聚乙烯(PE)材料,允許氧氣分子選擇性透過(guò),阻擋水和雜質(zhì)。
陰極(工作電極):鉑(Pt)或金(Au)制成,用于氧分子的還原反應(yīng)。
陽(yáng)極(對(duì)電極):銀/氯化銀(Ag/AgCl)或銀材質(zhì),參與氧化反應(yīng)。
電解液:常用(KCl)或氫氧化鉀(KOH)溶液,提供離子導(dǎo)電環(huán)境。
極化電壓源:施加恒定電壓(0.5-0.8V),驅(qū)動(dòng)電極反應(yīng)。
二、工作原理與反應(yīng)過(guò)程
氧氣擴(kuò)散:水中的溶解氧透過(guò)透氣膜進(jìn)入電解液,擴(kuò)散至陰極表面。
電化學(xué)反應(yīng):
• 陰極還原反應(yīng):
O2+2H2O+4e?→4OH?
氧分子在陰極被還原為氫氧根離子,產(chǎn)生電子流。
• 陽(yáng)極氧化反應(yīng):
4Ag+4Cl?→4AgCl+4e?
銀陽(yáng)極被氧化為氯化銀,釋放電子維持電流回路。
擴(kuò)散電流與濃度關(guān)系:
在極化電壓穩(wěn)定且氧分子充分?jǐn)U散的條件下,電流強(qiáng)度(I)與溶解氧濃度(C)成正比,公式為:
I=K?C?(Pm/L)
其中,K 為電極常數(shù),Pm 為膜滲透系數(shù),L 為膜厚度。
三、關(guān)鍵技術(shù)特點(diǎn)
極化電壓控制:
需施加約600~800mV的極化電壓(相對(duì)于標(biāo)準(zhǔn)氫電極),確保陰極充分還原氧分子,并進(jìn)入“擴(kuò)散平臺(tái)區(qū)"(電流僅與氧濃度相關(guān))。
溫度與鹽度補(bǔ)償:
• 溫度:內(nèi)置熱敏電阻(NTC)實(shí)時(shí)修正溫度對(duì)氧溶解度(亨利定律)及擴(kuò)散速率的影響。
• 鹽度:通過(guò)人工輸入鹽度參數(shù)或自動(dòng)修正,消除離子濃度對(duì)氧分壓的影響。
動(dòng)態(tài)流動(dòng)要求:
需保證水流經(jīng)電極表面,避免局部氧耗盡導(dǎo)致測(cè)量誤差。
四、適用場(chǎng)景與局限性
優(yōu)勢(shì):
• 高靈敏度:可檢測(cè)低至0.1μg/L的微量氧,適合鍋爐水(要求<50μg/L)等高精度場(chǎng)景。
• 響應(yīng)快速:典型響應(yīng)時(shí)間≤30秒。
局限性:
• 維護(hù)要求高:需定期更換電解液、透氣膜(約3-6個(gè)月),并清潔電極表面污染物(如硫化物)。
• 干擾因素:H?S、Cl?等氣體會(huì)腐蝕電極或干擾反應(yīng),需預(yù)處理水樣。
五、校準(zhǔn)與維護(hù)
校準(zhǔn)方法:
• 零點(diǎn)校準(zhǔn):使用無(wú)氧水(如氮?dú)怙柡退?/p>
• 滿量程校準(zhǔn):空氣中校準(zhǔn)(氧飽和度100%,需考慮海拔修正)。
綜上所述,極譜法通過(guò)精準(zhǔn)控制電化學(xué)反應(yīng)和擴(kuò)散過(guò)程,實(shí)現(xiàn)了鍋爐水微量溶解氧的高靈敏度檢測(cè),但其后期維護(hù)和環(huán)境敏感性需在實(shí)際應(yīng)用中重點(diǎn)關(guān)注,上海玄天DOT-5000W型鍋爐水微量溶解氧分析儀可以應(yīng)用于火力發(fā)電廠與工業(yè)鍋爐系統(tǒng)、半導(dǎo)體與電子制造業(yè)以及化工與冶金行業(yè)中。
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