용존 산소 측정기 지식 백과사전

용존 산소 측정기 지식 백과사전

용존 산소 측정기 작동 원리

용존 산소 분석기는 대부분 다이어프램 전극을 트랜스듀서로 사용하여 용존 산소 농도(실제로는 산소 분압)를 전기 신호로 변환한 다음 증폭 및 조정(염도 및 온도 보상 포함)하고 아날로그-디지털 변환으로 표시합니다. 용존 산소를 측정하기 위한 멤브레인 전극에는 폴라로그래피(Polarography)와 갈바닉 셀(Galvanic Cell)의 두 가지 유형이 있습니다. 폴라로그래피: 전극에서 금(Au) 고리 또는 백금(Pt) 금 고리가 음극으로 사용됩니다. 은-염화은(또는 수은-염화수은)이 양극으로 사용됩니다. 전해질은 염화칼륨 용액입니다. 음극의 외부 표면은 산소 투과성 필름으로 덮여 있습니다. 필름은 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리염화비닐, 폴리에틸렌, 실리콘 고무 등과 같은 통기성 재료를 채택할 수 있다. 0.5~1.5볼트의 분극 전압이 음극과 양극 사이에 인가된다. 일부는 0.7볼트의 분극 전압을 가집니다. 용존 산소가 멤브레인을 투과하여 금 음극 표면에 도달하면 전극에서 다음과 같은 반응이 일어납니다.

음극은 환원된다: O2 더하기 2H2O 더하기 4e→4OHˉ; 동시에 양극은 산화됩니다: 4Clˉ + 4Ag-4e→4AgCl; 정상적인 상황에서 위의 환원-산화 반응에 의해 생성된 확산 전류 i∞의 값은 용존 산소 농도에 비례합니다. 다음 공식으로 나타낼 수 있습니다.

i∞=nFA(Pm/L)Cs 공식에서: i∞-정상 상태의 확산 전류 n-이득 및 손실 전자 수; F-패러데이 상수(96500 쿨롱); A-음극 표면적(평방 센티미터); Pm-필름 침투 계수(cm2/sec); L-필름 두께(cm); Cs-용해 산소 농도(ppm). 전극 구조와 막이 결정되면 식의 A, Pm, L, n 등은 모두 상수이다. K=nFA(Pm/L)라고 하면 위 공식에서 i∞=KCs가 됩니다.

따라서 확산전류 i∞만 측정하면 용존산소농도를 측정할 수 있음을 알 수 있다. 온도, 염분 및 기압의 영향을 제거하기 위해 각 모델은 자체 기술을 사용하여 보정합니다. 갈바니 셀: 외부 산소 분자가 전극의 내부 상으로 필름을 침투하여 음극의 3상 계면에 도달하면 다음과 같은 반응이 발생합니다.

은 음극이 환원됨: O2 + 2H2O + 4e→4OHˉ 동시에 납 양극이 산화됨: 2Pb + 2KOH + 4OHˉ-4e→2KHPbO2 + 2H2O 은 음극과 동시에 외부 회로는 전자를 얻습니다. 납 양극은 수산화칼륨으로 대체됩니다.

용액은 부식되어 칼륨수소납산을 생성함과 동시에 전자를 외부회로로 출력한다. 외부 회로를 연결하면 신호 전류가 흐르고 그 값은 용존 산소 농도에 비례합니다.

그만큼

용존 산소 측정기의 교정 방법

용존 산소 분석기는 일반적으로 표준 용액 또는 현장 샘플링으로 교정할 수 있습니다.

(1) 용존 산소 측정기의 표준 용액 교정 방법: 표준 용액 교정은 일반적으로 두 지점 교정, 즉 영점 교정 및 범위 교정을 채택합니다. 영점 교정 용액은 2% Na2SO3 용액을 사용할 수 있습니다. 범위 보정 용액은 기기의 측정 범위에 따라 선택할 수 있습니다. 4M KCl 용액(2mg/L); 50% 메탄올 용액(21.9mg/L).

(2) 용존 산소 측정기의 현장 샘플링 및 교정 방법(Winkler 방법): 용존 산소 측정기의 실제 사용에서 Winkler 방법은 종종 용존 산소 측정기의 현장 교정에 사용됩니다. 이 방법을 사용할 때 두 가지 상황이 있습니다. 샘플링할 때 미터 판독값은 M1이고 분석 값은 A입니다. 미터가 보정될 때 미터 판독값은 여전히 ​​M1입니다. 이 때 미터 판독값을 A와 동일하게 조정하기만 하면 됩니다. 샘플링 시 미터 판독값은 M1이고 실험실 분석 값은 A이며 미터가 교정될 때 미터 판독값은 M2로 변경됩니다. 이 때 검침을 A와 같게 조정할 수 없고 검침을 1MA×M2로 조정해야 합니다.