溶解氧在線檢測儀核心工作原理是什么？

在環境監測、污水處理、水產養殖等領域，溶解氧（DO）是一個至關重要的水質參數。而溶解氧在線檢測儀作為實時監控的利器，其地位不可替代。那么，溶解氧在線檢測儀核心工作原理是什么？ 這不僅是采購者關心的問題，更是確保數據準確、運維得當的關鍵。今天，我們將深入探秘其背后的兩大主流技術：電極法（電流法）和 熒光淬滅法。

一、經典技術：電極法（電流法）

電極法，也稱為極譜法或電流法，是應用最早、最廣泛的技術之一。您可以將其理解為一個微型的“電解池”。

它的核心部件是一個由陰極（通常為金或鉑）、陽極（通常為銀）和電解質溶液（如氯化鉀） 組成的復合電極。陰極和陽極之間由一個僅允許氣體分子透過的透氧薄膜（如聚四氟乙烯或聚乙烯）隔開，形成一個密閉的電解池系統。

其工作原理可分為三步：

1. 氧氣滲透： 當電極浸入水中時，水中的溶解氧分子會穿過這層選擇性透氧薄膜，從高濃度的水樣擴散到電極內部的低濃度區域。

2. 電化學反應： 在陰極上施加一個穩定的極化電壓（通常為-0.6V至-0.8V）。到達陰極的氧氣分子會發生還原反應：O? + 2H?O + 4e? → 4OH?。與此同時，陽極上的銀發生氧化反應：4Ag + 4Cl? → 4AgCl + 4e?。

3. 電流檢測： 上述反應會產生一個與參與反應的氧氣濃度成正比的擴散電流。儀器通過精確測量這個微弱電流的大小，再根據法拉第定律，即可準確計算出水樣中溶解氧的濃度。

優點與不足：

• 優點： 技術成熟，測量精度高，初始成本相對較低。

• 不足： 需要定期更換電解液和透氧膜，維護量較大；陰極表面易污染，需要頻繁清洗和校準；反應過程消耗氧氣，對水流速度有要求。

二、現代技術：熒光淬滅法（LST法）

熒光法是一種基于光學原理的現代檢測技術，因其免維護、無耗材的特性而備受青睞。

它的核心是一個覆蓋有熒光染料的敏感膜（探頭）。這種染料在特定波長（通常是藍光）的激發光源照射下，會發出紅光。

其工作原理基于“熒光淬滅”效應：

1. 激發熒光： 儀器內的LED光源發出特定波長的藍光，照射到熒光帽的敏感染料上。

2. 釋放能量： 染料分子吸收光能后，從基態躍遷到激發態。處于不穩定激發態的分子在返回基態時，會以發射紅光（熒光）的形式釋放能量。

3. 氧氣干擾（淬滅）： 當環境中有氧氣分子存在時，它們會與激發態的染料分子碰撞， “搶奪”其能量。這種碰撞導致熒光的強度和壽命下降，這就是“熒光淬滅”現象。

4. 檢測關聯： 水中的溶解氧濃度越高，淬滅效應就越強，熒光強度和壽命就越短。儀器通過檢測熒光壽命（與強度相比，壽命不受光源波動和染料濃度影響，更穩定）這一關鍵參數，即可精確反算出溶解氧的濃度。

優點與不足：

• 優點： 無需電解液，無透氧膜，幾乎無需耗材；不消耗氧氣，對水流無要求；響應速度快，抗干擾能力強，維護量極小。

• 不足： 初始購置成本通常較高；熒光帽為消耗品，雖壽命長但最終需要更換。

如何根據工作原理選擇合適的在線檢測儀？

了解了核心原理，您的選型就有了明確方向：

• 追求經濟實惠、應用場景穩定： 如果預算有限，且具備定期的維護能力，傳統的電極法儀器依然是可靠的選擇。

• 追求低維護、高穩定性： 對于需要長期連續監測、維護不便（如偏遠站點、復雜廢水）的場景，熒光法儀器能極大降低運維成本和人力和時間投入，總擁有成本可能更低。

• 應用場景考量： 在水產養殖、清水、飲用水等清潔水體中，兩種技術都適用。但在含有重金屬、硫化物等易毒化電極的復雜廢水中，熒光法的優勢更為明顯。

回到最初的問題：溶解氧在線檢測儀核心工作原理是什么？ 答案主要分為基于電化學反應的電極法和基于光學原理的熒光淬滅法。前者通過測量氧分子還原產生的電流來計算濃度，后者則通過檢測熒光物質被氧分子淬滅后的壽命變化來測定濃度。