ส่วนประกอบบางส่วนและการแนะนำอิเล็กโทรดมิเตอร์วัดออกซิเจนละลายน้ำ

ส่วนประกอบบางส่วนและการแนะนำอิเล็กโทรดมิเตอร์วัดออกซิเจนละลายน้ำ

โครงสร้างอิเล็กโทรดของเครื่องวัดออกซิเจนละลาย: โดยทั่วไปประกอบด้วยแคโทด แอโนด อิเล็กโทรไลต์ และฟิล์มพลาสติก

อิเล็กโทรไลต์: โดยทั่วไปสูตรของอิเล็กโทรไลต์ถือว่าเป็นความลับและผู้ค้าไม่สามารถเปิดเผยได้โดยง่าย การเตรียมอิเล็กโทรไลต์มีความเฉพาะเจาะจงมากและต้องใช้น้ำปราศจากไอออน ไอออนที่ก่อให้เกิดมลพิษบางชนิดจะส่งผลร้ายแรงต่อประสิทธิภาพของอิเล็กโทรด รีเอเจนต์ทางเภสัชกรรมที่ใช้ต้องมีเกรด AR เป็นอย่างน้อย อิเล็กโทรไลต์ที่มีประโยชน์ ได้แก่ KOH; KCl, Pb(AcO)2 และโพรบเซ็นเซอร์ความชื้นอื่นๆ ท่อความร้อนไฟฟ้าสแตนเลส เซ็นเซอร์ PT100 วาล์วโซลินอยด์ของไหล เครื่องทำความร้อนอะลูมิเนียมหล่อ และวงแหวนทำความร้อน

ฟิล์ม: โดยทั่วไปจะใช้ Polytetrafluoroethylene (F4) หรือ polytetrafluoroethylene-polyhexafluoropropylene copolymer นอกจากนี้ยังใช้โพลีโพรพีลีนคลอไรด์ ฟิล์มโพลีเอทิลีนมีความสามารถในการซึมผ่านของออกซิเจนสูงและการซึมผ่านของ CO2 ต่ำ

การตอบสนองของอิเล็กโทรด การวิเคราะห์อย่างง่ายของเราเกี่ยวกับประสิทธิภาพของอิเล็กโทรดแสดงให้เห็นว่าการตอบสนองของอิเล็กโทรดสัมพันธ์กับค่าคงที่ของอิเล็กโทรด k: k=π2D/d2 D คือค่าสัมประสิทธิ์การแพร่ของฟิล์ม และ d คือความหนาของฟิล์ม

ยิ่ง K มากเท่าไร การตอบสนองก็จะเร็วขึ้นเท่านั้น แน่นอนว่าโครงสร้างของอิเล็กโทรดจะส่งผลต่อประสิทธิภาพของอิเล็กโทรดอย่างมาก

เมมเบรนชดเชยแรงดัน
โดยทั่วไปอิเล็กโทรดที่ใช้ในถังจะมีเมมเบรนชดเชยแรงดัน และอิเล็กโทรดที่ใช้ในถังหมักแก้วขนาดเล็กมักจะใช้ประเภทรูพรุนที่สมดุล น้ำหนักเมมเบรนชดเชยแรงดันเป็นสิ่งจำเป็นเพื่อรับมือกับการขยายตัวทางความร้อนของอิเล็กโทรไลต์ระหว่างการระเบิดแรงดันสูง โดยทั่วไปทำจากซิลิโคน

หลักการทำงาน
ออกซิเจนในน้ำจะต้องผ่านเมมเบรนและไปถึงพื้นผิวของแคโทดก่อนจึงจะสามารถรีดิวซ์ได้ด้วยอิเล็กโทรด ดังนั้นออกซิเจนจำเป็นต้องเอาชนะความต้านทานบางส่วนก่อนที่จะกระจายไปยังพื้นผิวแคโทด สิ่งสำคัญที่สุดคือความต้านทานของฟิล์มของเหลวใกล้กับฟิล์มและความต้านทานของฟิล์มเอง สำหรับอิเล็กโทรดชนิดเซลล์กัลวานิกเป็นสิ่งสำคัญมากที่ความต้านทานหลักควรตกบนฟิล์มนั่นคือความต้านทานของฟิล์มนั้นมากกว่าความต้านทานของฟิล์มของเหลวมาก ดังนั้นผลกระทบของการเปลี่ยนแปลงความต้านทานที่เกิดจาก การไหลของของเหลวที่วัดจากการแพร่กระจายของออกซิเจนสามารถลดลงได้ - ดังนั้นจะเห็นได้จากสูตร (1) ว่าการวัดออกซิเจนนั้นเป็นการวัดอัตราการแพร่ของออกซิเจนเป็นหลัก

IS {{0}} ไม่มี FA (Pm/dm)P0 (1)
ในสูตร IS คือกระแสไฟขาออก N คือจำนวนอิเล็กตรอนที่ได้จากการลดออกซิเจน F คือค่าคงที่ของฟาราเดย์ A คือพื้นที่ผิวแคโทด Pm คือสัมประสิทธิ์การแพร่ของฟิล์มพลาสติก dm คือความหนาของฟิล์ม และ P0 คือความดันบางส่วนของออกซิเจนในของเหลวที่กำลังวัด -

ตามหลักการนี้ เมื่อตรวจวัด DO ในน้ำซุปที่มีความหนืด อิเล็กโทรดชนิดเซลล์กัลวานิกควรพยายามใช้ฟิล์มที่หนาขึ้น ซึ่งสามารถลดการเปลี่ยนแปลงของความต้านทานของฟิล์มของเหลวได้ และด้วยเหตุนี้จึงลดความผันผวนของกระแสไฟขาออกด้วย สำหรับอิเล็กโทรดโพลาโรกราฟี การเคลื่อนที่ของของไหลไม่มีผลกระทบต่อเอาท์พุตของอิเล็กโทรด

ข้อควรระวัง
ในความเป็นจริง อิเล็กโทรดของมิเตอร์วัดออกซิเจนละลายน้ำไม่ได้วัดความเข้มข้นของออกซิเจนละลายน้ำ แต่วัดกิจกรรมของออกซิเจนหรือความดันย่อยของออกซิเจน ไนโตรเจนในอากาศหรือปราศจากออกซิเจนมักจะใช้ในการสอบเทียบจุด 100% และจุดศูนย์ ความเข้มข้นของออกซิเจนละลายที่แท้จริงในของเหลวสามารถกำหนดได้ในทางเคมี