溶解氧是水質(zhì)的一個(gè)關(guān)鍵指標(biāo)，在各種應(yīng)用中都受到依賴。在工業(yè)水處理中，溶解氧水平可以指示導(dǎo)致設(shè)備腐蝕的水質(zhì)問題。在水產(chǎn)養(yǎng)殖、魚類運(yùn)輸和水族館應(yīng)用中，監(jiān)測溶解氧以確保水生生物在其棲息地中有足夠的氧氣生存、生長和繁殖。在市政水處理設(shè)施中，在曝氣水處理過程中監(jiān)測廢水中的溶解氧。
測量溶解氧濃度
可以使用溶解氧傳感器連續(xù)采樣或監(jiān)測水中的溶解氧濃度。溶解氧探頭如何工作？這個(gè)問題的答案取決于所使用的溶解氧傳感器的類型。市售的溶氧傳感器通常分為電溶氧傳感器、極譜溶氧傳感器和光學(xué)溶氧傳感器三大類。
每種類型的溶解氧傳感器的工作方式略有不同。因此，每種溶解氧傳感器類型都有優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，具體取決于要使用的水測量應(yīng)用。
電化學(xué)溶解氧傳感器的工作原理：
電化學(xué)溶解氧傳感器有電式DO傳感器和極譜式DO傳感器兩種。在電化學(xué)溶解氧傳感器中，溶解氧通過透氧膜從樣品中擴(kuò)散并進(jìn)入傳感器。一旦氧氣進(jìn)入傳感器，就會發(fā)生化學(xué)還原反應(yīng)，從而產(chǎn)生電信號。溶解氧儀器可以讀取此信號。
極譜法與電溶解氧傳感器：
電流型 DO 傳感器和極譜 DO 傳感器之間的區(qū)別在于，極譜 DO 傳感器需要施加恒定電壓。它必須被極化。相比之下，由于陽極（鋅或鉛）和陰極（銀）的材料特性，原電 DO 傳感器是自極化的。這意味著雖然電流型溶解氧傳感器可以在校準(zhǔn)后立即使用，但極譜傳感器需要 5-15 分鐘的預(yù)熱時(shí)間。
光學(xué)溶解氧傳感器的工作原理：
光學(xué)溶解氧傳感器沒有陽極或陰極，并且在氧氣測量期間不會降解。相反，傳感器帽包含一種發(fā)光染料，當(dāng)暴露在藍(lán)光下時(shí)會發(fā)出紅色光。氧氣會干擾染料的發(fā)光特性，這種現(xiàn)象稱為“猝滅”。光電二極管將“猝滅”發(fā)光與比較參考讀數(shù)，以便計(jì)算水中的溶解氧濃度。
光學(xué)與電動 DO 傳感器：
光學(xué)溶解氧測量和電流溶解氧測量都有優(yōu)點(diǎn)和好處。好消息是這兩種技術(shù)在測量溶解氧濃度時(shí)提供了相似的準(zhǔn)確性。這在廣泛的測量范圍內(nèi)都是正確的：現(xiàn)場測試顯示光學(xué)和安培 DO 傳感器的結(jié)果相似，范圍從 ~1mg/L 到 14mg/L。
光學(xué)和電動 DO 傳感器之間的區(qū)別之一是電動 DO 傳感器依賴于流量。這意味著需要最小流入速度（Sensorex 型號為 2 英寸/秒）才能保持測量精度。光學(xué) DO 傳感器不需要最小流入速度。
某些樣品成分可能會干擾測量精度。硫化氫，例如在廢水、湖底和濕地中發(fā)現(xiàn)的化合物，會穿透電動傳感器膜。在這些環(huán)境中，光學(xué)溶解氧傳感器將是更好的選擇，因?yàn)檫@些傳感器不太容易受到 H2S 的干擾。
與光學(xué) DO 傳感器相比，電化學(xué) DO 傳感器的優(yōu)勢之一是電化學(xué) DO 傳感器的響應(yīng)時(shí)間更快。根據(jù)膜材料的不同，電溶氧傳感器的響應(yīng)速度比光學(xué)溶氧傳感器快2-5倍。光學(xué) DO 傳感器的這種限制在需要大樣本測量的應(yīng)用中更加麻煩。在為連續(xù)監(jiān)測應(yīng)用選擇 DO 傳感器時(shí)，響應(yīng)時(shí)間通常不是限制因素。