在環(huán)境監(jiān)測、水產(chǎn)養(yǎng)殖、污水處理和科學(xué)研究等領(lǐng)域，溶解氧（DO）是一個至關(guān)重要的水質(zhì)指標(biāo)。而水質(zhì)溶解氧測定儀正是精準(zhǔn)測量這一指標(biāo)的核心工具。那么，您是否好奇，水質(zhì)溶解氧測定儀的原理是什么？它是如何準(zhǔn)確捕捉水中“看不見”的氧氣含量的？今天，我們就來深度剖析其背后的科學(xué)原理，幫助您更好地理解和選擇這款儀器。

一、溶解氧的定義與重要性

在探究原理之前，我們首先要明白什么是溶解氧。它是指溶解在水中的分子態(tài)氧，通常以毫克/升（mg/L）或百分飽和度（%）表示。溶解氧的含量直接影響水生生物的生存、微生物的代謝以及水體的自凈能力。含量過低會導(dǎo)致魚類窒息死亡、水體發(fā)臭；過高則可能在某些工業(yè)場景中造成腐蝕。因此，精準(zhǔn)測定溶解氧至關(guān)重要。

二、主流溶解氧測定儀的核心原理探秘

目前，市場上主流的在線或便攜式溶解氧測定儀主要采用兩種原理：極譜法（Clark電極法） 和 熒光淬滅法（Luminescent法）。兩者技術(shù)路徑不同，各有千秋。

1. 極譜法（電極法）原理

這是最經(jīng)典且應(yīng)用廣泛的技術(shù)。其核心部件是一個由陰極、陽極和透氣膜組成的復(fù)合電極。

• 工作過程：儀器的探頭前端覆蓋有一層僅允許氣體分子透過的選擇性薄膜。薄膜內(nèi)部充滿電解質(zhì)溶液。當(dāng)探頭浸入水中時，水中的溶解氧會透過這層薄膜擴(kuò)散進(jìn)入電極內(nèi)部。

• ** electrochemical反應(yīng)**：在陰極（通常是金或鉑），擴(kuò)散進(jìn)來的氧氣會發(fā)生還原反應(yīng)：O? + 2H?O + 4e? → 4OH?。與此同時，陽極（通常是銀）發(fā)生氧化反應(yīng)：4Ag + 4Cl? → 4AgCl + 4e?。

• 電流信號的產(chǎn)生：上述反應(yīng)會產(chǎn)生一個與擴(kuò)散到陰極的氧氣速率成正比的擴(kuò)散電流。水中溶解氧濃度越高，擴(kuò)散過膜的氧氣就越多，產(chǎn)生的電流信號就越強(qiáng)。測定儀內(nèi)部的電路系統(tǒng)會精確測量這個微弱的電流，并經(jīng)過溫度補(bǔ)償（因氧氣擴(kuò)散速率受溫度影響很大）和算法計算，最終將其轉(zhuǎn)換為溶解氧濃度值顯示出來。

優(yōu)點(diǎn)：技術(shù)成熟，測量精度高，響應(yīng)速度快。
缺點(diǎn)：需要定期更換電解液和透氣膜，需要一定的維護(hù)和極化時間。

2. 熒光淬滅法原理

這是一種較新的光學(xué)測量技術(shù)，因其無需消耗氧氣、無需電解液、維護(hù)量極低而備受青睞。

• 工作過程：儀器的探頭表面涂有一層特殊的熒光染料（熒光物質(zhì)）涂層。當(dāng)探頭末端的LED光源發(fā)出特定波長的藍(lán)光照射到這層染料時，染料會被激發(fā)并釋放出更長波長的紅光（即產(chǎn)生熒光）。

• “淬滅”效應(yīng)是關(guān)鍵：水中的氧氣分子會與這被激發(fā)的熒光染料發(fā)生碰撞，并“淬滅”或“熄滅”其熒光能量。溶解氧濃度越高，這種淬滅效應(yīng)就越強(qiáng)，導(dǎo)致熒光強(qiáng)度和壽命（從被激發(fā)到發(fā)光的時間）就越短。

• 測量相位差而非電流：儀器并不直接測量熒光強(qiáng)度，而是通過測量熒光壽命（或返回光的相位差）來計算氧氣的濃度。因為這個壽命參數(shù)對光源強(qiáng)度波動、染料衰減等因素不敏感，所以非常穩(wěn)定和可靠。

優(yōu)點(diǎn)：幾乎無需維護(hù)，不消耗氧氣，無干擾，響應(yīng)迅速，穩(wěn)定性極高。
缺點(diǎn)：初期采購成本通常高于傳統(tǒng)電極法。

三、如何根據(jù)原理選擇適合的測定儀？

了解了原理后，您的選擇就更有針對性：

• 如果您追求經(jīng)濟(jì)實(shí)用，且不介意定期維護(hù)，極譜法電極是經(jīng)典之選。

• 如果您希望最大限度降低后期維護(hù)成本，追求長期穩(wěn)定性和便捷性，特別是在長期在線監(jiān)測場景中，熒光法傳感器無疑是更優(yōu)的選擇。

總而言之，水質(zhì)溶解氧測定儀的原理主要基于極譜法的電化學(xué)反應(yīng)或熒光法的光學(xué)淬滅效應(yīng)。無論是哪種技術(shù)，其最終目的都是將水中看不見摸不著的溶解氧含量，轉(zhuǎn)化為可精確讀寫的數(shù)字信號，為我們的水質(zhì)把關(guān)提供科學(xué)依據(jù)。

希望本篇對溶解氧測定儀原理的深度解析能對您有所幫助。如果您在選購或使用水質(zhì)檢測儀器過程中有任何疑問，歡迎隨時咨詢我們，我們將為您提供專業(yè)的技術(shù)支持與解決方案。