熒光法溶解氧(熒光法溶解氧儀的工作原理)

更新時間:2023-02-28 22:28:17 閱讀：評論：0

溶解氧儀的測量原理是熒光法嗎？

這個儀器的確已有。原理也對，相關的標準有待更新。摘百科回答

熒光法溶解氧測量儀基于熒光猝熄原理。藍光照射到熒光物質上使熒光物質激發并發出紅光，由于氧分子可以帶走能量(猝熄效應)，所以激發的紅光的時間和強度與氧分子的濃度成反比。通過測量激發紅光與參比光的相位差，并與內部標定值對比，從而可計算出氧分子的濃度。

在過去的50多年里，一直采用電流法和極譜法測量溶解氧。這種方法對于市政和工業廢水中的溶解氧監測曾起著非常重要的作用，但是，傳統的電化學方法的使用膜、電極和電解液，從而會導致很多問題，即使進行定期維護，還是不能得到準確的測量結果。

創新的新型熒光技術，沒有膜和電解液，幾乎不用維護，性能優異，使用方便。熒光法溶解氧儀，最早是由國外研發出來，并投入使用的，中國在90年代由國家支持，屬于國家九五重點公關課題，經過十多年的研究生產技術已經趨于成熟。

虹潤熒光法溶解氧檢測儀有什么特點呢？

熒光法溶解氧分析儀的性能特點： 1、溶解氧分析儀測量探頭最前端的傳感器罩上覆蓋有一層熒光物質，LED光源發出的藍光照射到熒光物質上，熒光物質被激發，并發出紅光。 2、一個光電池檢測熒光物質從發射紅光到回到基態所需要的時間。這個時間只和藍光的發射時間以及氧氣的多少有關，溶解氧分析儀探頭另有一個LED光源，在藍光發射的同時發射紅光，做為藍光發射時間的參考。 3、傳感器周圍的氧氣越多，熒光物質發射紅光的時間就越短。因此，計算出溶解氧的濃度。 4、熒光法溶氧儀是基于物理學中特定物質對活性熒光的猝熄原理，傳感器前端的熒光物質是一種特殊的釕金屬化合物。

溶解氧的測定方法

目前在使用的測定溶解氧的三大方法分別是：

1、碘量法測定水中溶解氧

方法原理：水中溶解氧的測定，一般用碘量法。在水中加入硫酸錳及堿性碘化鉀溶液，生成氫氧化錳沉淀。由于氫氧化錳性質極不穩定，迅速與水中溶解氧反應生成硫酸錳。

15分鐘后加入濃硫酸使棕色沉淀與溶液中所加入的碘化鉀發生反應，而析出碘，溶解氧越多，析出的碘也越多，溶液的顏色也就越深。用移液管取一定量的反應完畢的水樣，以淀粉做指示劑，用標準溶液滴定，計算出水樣中溶解氧的含量。

2、電極極譜法測定水中溶解氧

方法原理：兩極間加恒定電壓，電子由陰極流向陽極，產生擴散電流；一定溫度下，擴散電流與溶解氧濃度成正比；建立電流與溶解氧濃度的定量關系；儀器將電流計讀數自動轉換為溶解氧濃度，并在屏幕上顯示溶解氧值。

3、熒光法LDO測定水中溶解氧

方法原理：調制的藍光照到熒光物質上使其激發，并發出紅光，由于氧分子可以帶走能量（猝息效應），所以激發紅光的時間和強度與氧分子的濃度成反比。

采用與藍光同步的紅色光源作為參比，測量激發紅光與參比光之間的相位差，并于內部標定值對比，從而計算出氧分子的濃度，經過一些處理，輸出溶解氧。

注意事項

1、當水樣中含有亞硝酸鹽時會干擾測定，可加入疊氮化鈉使水中的亞硝酸鹽分解而消除干擾。其加入方法是預先將疊氮化鈉加入堿性碘化鉀溶液中。

2、如水樣中含Fe3+達100—200mg/L時，可加入1mL40％氟化鉀溶液消除干擾。

3、如水樣中含氧化性物質（如游離氯等），應預先加入相當量的硫代硫酸鈉去除。

什么是溶解氧？光學溶解氧測定儀有什么好處

什么是溶解氧？

空氣中的分子態氧溶解在水中稱為溶解氧。水中的溶解氧的含量與空氣中氧的分壓、水的溫度都有密切關系。在自然情況下，空氣中的含氧量變動不大，故水溫是主要的因素，水溫愈低，水中溶解氧的含量愈高。溶解于水中的分子態氧稱為溶解氧，通常記作DO，用每升水里氧氣的毫克數表示。水中溶解氧的多少是衡量水體自凈能力的一個指標。

光學溶解氧測定儀有什么好處

熒光法溶解氧測定儀的優點更多些，膜法的容易被污泥住，污泥對熒光法DO測量影響很小。熒光法測溶解氧確實比極譜法測量響應快、使用時間長等優點，但是熒光法溶解氧測定儀價格貴一些。

►無需標定。因為是熒光法設計。所以不需要進行標定，這樣就大大減少了儀器使用中的維護工作量。
►測量結果穩定。采用熒光法測量溶解氧因為測量過程中不會消耗任何物質，也不會消耗水中的溶解氧，所以這種測量方法測量結果更加穩定。
► 減少清洗頻率。傳統膜法需要經常清洗，否則會嚴重影響氧氣的透過，從而影響測量，熒光法對探頭的清潔要求不高，定期擦拭熒光帽即可。
► 維護量低。因為熒光法不需要標定、不需要頻繁校準、不需要更換膜（RO膜）、不需要頻繁清洗，所以其安裝使用后的維護量非常少。
►
無干擾。pH的變化、污水中含有的化學物質、H2S、重金屬等不會對測量造成干擾，另外本身也會有氧化性，可能被普通溶解氧電極當作氧氣進行測量；電解液的二氧化碳會對測量造成影響，
主要是改變了電解液的電導率，而LDO沒有電解液，所以不會受到二氧化碳的影響。
► 響應時間快。熒光法溶解氧在與水接觸的同時即可響應，其時間非常短。
► 無需極化時間。因為不使用電極，所以不存在極化的問題。

溶氧量的測量方法

溶解氧的測定是水環境污染檢測的主要手段，因此，開展水中溶解氧的測定分析研究就顯得尤為必要。水中溶解氧檢測方法：
碘量法測定溶氧
碘量法測定是目前水中溶解氧測定的主要方法之一。
主要是在水樣中加入硫酸錳和堿性碘化鉀，形成氫氧化錳。氫氧化錳的化學特性非常不穩定，能夠和水中的溶解氧快速反應，形成硫酸錳。
靜置15~20分鐘之后，加入濃硫酸，促使棕色的沉淀和溶液中加入的碘化鉀充分反應，從而逐步析出碘。水中溶解氧越多，則析出的碘也就越多，溶液的顏色也越深。通過高精度移液管取出一定量反應完成之后的水樣，然后用淀粉作為指示劑，通過標準溶液進行滴定，就可以獲知水中溶解氧的具體含量。
電極極譜法測定溶氧
相比于碘量法測定，電極極譜法測定更加先進。
主要機理是在兩極之間加上恒定電壓，促進電子從陰極流向陽極，從而形成一定的量的擴散電流。
通過測量擴散電流就能獲知水中溶解氧的含量，因為一定溫度下，水樣中的擴散電流和水中溶解氧濃度成正比，通過定量分析，利用儀器就能讀出水樣中溶解氧的具體數值。
熒光法測定溶氧
熒光法測定的主要機理是利用熒光物質的猝滅作用，降低熒光物質中的熒光強度和縮短熒光維持的壽命，從而獲知水中溶解氧的含量。
水中溶解氧的含量越多，熒光的壽命也就越短。將調制好的藍光，照射到熒光物質上，可發出相應的紅光。水中溶解氧可帶走熒光能量，因此，紅光持續的時間和強度和溶解氧的濃度成反比，通過測量紅光和參比光之間的相位差，就能獲知水中的溶解氧的含量。

熒光法測定是目前的水中溶解氧測定時簡單便捷的方法，和碘量法和電極極譜法相比，熒光法測定時無須特意標定水中的溶解氧，而測定速度比較快，整個測量過程比較穩定，測量結果精度較高，而且對流量也沒有嚴格要求，受到外界因素的干擾比較小，可降低清洗頻率，維護成本比較低。

水中溶解氧的測定一般用什么方法

一般有三種方法：碘量法，疊氮化鈉修正法，膜電極法。

水中溶解氧的測定

一、碘量法

【原理】

水樣中加入硫酸錳和堿性碘化鉀，水中溶解氧將低價錳氧化成高價錳，生成四價錳的氫氧化物棕色沉淀。加酸后，氫氧化物沉淀溶解形成可溶性四價錳Mn(SO4)2，Mn(SO4)2與碘離子反應釋出與溶解氧量相當的游離碘，以淀粉作指示劑，用硫代硫酸鈉滴定釋出碘，可計算溶解氧的含量。

【儀器】

1.溶解氧瓶：250～300mL。

2.滴定管：25mL、10mL。

【試劑】

1.硫酸錳溶液：稱取480g硫酸錳（MnSO4.4H2O）或364gMnSO4溶于水，用水稀釋1000mL。此溶液加至酸化過的碘化鉀溶液中，遇淀粉不得產生藍色。

2.堿性碘化鉀溶液：稱取500g氫氧化鈉溶解于300～400mL水中，另稱取150g碘化鉀或135g碘化鈉溶于200mL水中，待氫氧化鈉溶液冷卻后，將兩溶液合并，混勻，用水稀釋至1000mL。如有沉淀，則放置過夜后，傾出上清液，貯于棕色瓶中。用橡皮塞塞緊，避光保存。此溶液酸化后，遇淀粉不得產生藍色。

3.（1+5）硫酸溶液：將20mL濃硫酸緩緩加入100mL水中。

4.1%淀粉溶液：稱取1g可溶性淀粉，用少量水調成糊狀，再用剛煮沸的水稀釋至100mL，冷卻后，加入0.1g水楊酸或氯化鋅防腐。

5.重鉻酸鉀標準溶液（C1/6K2Cr2O7=0.02500mol/L）：稱取于105～110℃烘干2h并冷卻的重鉻酸鉀1.2258g，溶于水，移入1000mL容量瓶中，用水稀釋至標線，搖勻。

6.硫代硫酸鈉溶液：稱取6.2g硫代硫酸鈉（Na2S2O3.5H2O）溶于煮沸放冷的水中，加入0.2g碳酸鈉用水稀釋至1000mL，貯于棕色瓶中。在暗處放置7～14d后標定。

標定：于250mL碘量瓶中，加入100mL水和1g碘化鉀，加入10.00mL濃度為0.02500mol/L的重鉻酸鉀標準溶液，5mL（1+5）硫酸溶液，密塞，搖勻。于暗處靜置5min后，用待標定的硫代硫酸鈉溶液滴定至溶液呈淡黃色，加入1mL淀粉溶液，繼續滴定至藍色剛好褪去為止，記錄用量：

式中，C---硫代硫酸鈉溶液的濃度，mol/L；

V---滴定時消耗硫代硫酸鈉溶液的體積，mL。

7.硫酸：ρ=1.84g/mL

【采樣】

應采用溶解氧瓶進行采樣，采樣時要十分小心，避免曝氣，注意不使水樣與空氣相接觸。瓶內需完全充滿水樣，蓋緊瓶塞，瓶塞下不要殘留任何氣泡。若從管道或水龍頭采取水樣，可用橡皮管或聚乙烯軟管，一端緊接龍頭，另一端深入瓶底，任水沿瓶壁注滿溢出數分鐘后加塞蓋緊，不留氣泡。從裝置或容器采樣時宜用虹吸法。

水樣采集后，為防止溶解氧因生物活動而發生變化，應立即加入必要的藥劑，使氧“固定”于樣品中，并存于冷暗處，其余操作可攜回實驗室進行，但也應盡快完成測定程序。

【測定步驟】

1.溶解氧的固定：用吸管插入溶解氧瓶的液面下，加入1mL硫酸錳溶液、2mL堿性碘化鉀溶液，蓋好瓶塞，顛倒混合數次，靜置。待棕色沉淀物降至瓶內一半時，再顛倒混合一次，待沉淀物下降到瓶底。一般在取樣現場固定。

2.析出碘：輕輕打開瓶塞，立即用吸管插入液面下加入2.0mL濃硫酸。小心蓋好瓶塞，顛倒混合搖勻，至沉淀物全部溶解為止。

3.樣品的測定：吸取100mL上述溶液于250mL錐形瓶中，用硫代硫酸鈉溶液滴定至溶液呈淡黃色，加入1mL淀粉溶液，繼續滴定至藍色剛好褪去為止，記錄硫代硫酸鈉溶液用量（V1）

如果需要精確校正加入試劑后水樣原來的體積，則將溶解氧瓶內全部處理過的水樣移入500mL錐形瓶內，并用純水洗滌溶解氧瓶2～3次，合并溶液于錐形瓶內，再按上述方法用硫代硫酸鈉標準溶液滴定，記錄用量(V2)

【精密度和準確度】

經不同海拔高度的4個實驗室分析于20℃含飽和溶解氧6.85～9.09mg/L的蒸餾水，單個實驗室的相對標準偏差不超過0.3%；分析含4.73～11.4mg/L溶解氧的地面水，單個實驗室的相對標準偏差不超過0.5%。

【注意事項】

如果水樣中含有氧化性物質（如游離氯大于0.1mg/L時），應預先于水樣中加入硫代硫酸鈉去除。即用兩個溶解氧瓶各取一瓶水樣，在其中一瓶加入5mL（1+5）硫酸溶液和1g

碘化鉀，搖勻，此時游離出碘。以淀粉作指示劑，用硫代硫酸鈉溶液滴定至藍色剛褪，記下用量（相當于去除游離氯的量）。在另一瓶水樣中，加入同樣量的硫代硫酸鈉溶液，搖勻后，按操作步驟測定。

二、疊氮化鈉修正法

【原理】

水樣中含有亞硝酸鹽會干擾碘量法測溶解氧，可加入疊氮化鈉，使水中亞硝酸鹽分解而消除其干擾。在不含其他氧化、還原性物質，水樣中含Fe2+達100～200mg/L時，可加入1mL40%氟化鉀溶液消除Fe2+的干擾。

【儀器】

同碘量法。

【試劑】

1.堿性碘化鉀-疊氮化鈉溶液：溶解500g氫氧化鈉于300～400mL水中；溶解150g碘化鉀（或135g碘化鈉）于200mL水中；溶解10g疊氮化鈉于40mL水中。將上述三種溶液混合，加水稀釋至1000mL，貯于棕色瓶中，用橡皮塞塞緊，避光保存。

2.40%氟化鉀溶液：稱取40g氟化鉀（KF.2H2O）溶于水中。用水稀釋至100mL，貯于聚乙烯瓶中。

其他試劑同碘量法。

【測定步驟】

同碘量法，僅將試劑堿性碘化鉀改為堿性碘化鉀-疊氮化鈉溶液。如水樣中含有Fe2+干擾測定，則在水樣采集后，用吸管插入液面下加入1mL40%氟化鉀溶液，1mL硫酸錳溶液和2mL堿性碘化鉀-疊氮化鈉溶液，蓋好瓶蓋，混勻。以下步驟同碘量法。

【計算】

同碘量法。

【精密度和準確度】

經不同海拔高度4個實驗室分析于20℃含飽和溶解氧6.85～9.09mg/L的蒸餾水，單個實驗室相對標準偏差不超過0.4%，分析含溶解氧地面水，單個實驗室相對標準偏差不超過1%。

【注意事項】

疊氮化鈉是一種劇毒、易爆試劑，不能將堿性碘化鉀-疊氮化鈉溶液直接酸化，否則可能產生有毒的疊氮酸霧。

三、膜電極法

【原理】

氧敏感薄膜電極由兩個與支持電解質相接觸的金屬電極及選擇性薄膜組成。薄膜只能透過氧和其他氣體，水和可溶解物質不能透過。透過膜的氧氣在電極上還原，產生微弱的擴散電流，在一定溫度下其大小和水樣溶解氧含量成正比。電極法的測定下限取決于所用的儀器，一般適用于溶解氧大于0.1mg/L的水樣。水樣有色，含有可和碘反應的有機物時，不宜用碘量法及其修正法測定，可用電極法。但水樣中含有氮、二氧化硫、碘、溴的氣體或蒸氣，可能干擾測定，需要經常更換薄膜或校準電極。

【儀器】

1.溶解氧測定儀：儀器分為原電池式和極譜式（外加電壓）兩種。

2.溫度計：精確至0.5℃。

【試劑】

1.亞硫酸鈉。

2.二價鈷鹽（CoCl2.6H2O）

【步驟】

使用儀器時，按說明書操作。

1.測試前的準備

(1)按儀器說明書裝配探頭，并加入所需的電解質。使用過的探頭，要檢查探頭膜內是否有氣泡或鐵銹狀物質。必要時，需取下薄膜重新裝配。

(2)零點校正：將探頭浸入每升含1g亞硫酸鈉和1mg鈷鹽的水中，進行校零。

(3)校準：按儀器說明書要求校準，或取500mL蒸餾水，其中一部分虹吸入溶解氧瓶中，用碘量法測其溶解氧含量。將探頭放入該蒸餾水中（防止曝氣充氧），調節儀器到碘量法測定數值上。當儀器無法校準時，應更換電解質和敏感膜。