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溶解氧是指溶解在水體中的氧分子濃度,是水質(zhì)檢測的核心指標(biāo)之一,在污水處理、水產(chǎn)養(yǎng)殖、地表水環(huán)境監(jiān)測、科研實驗等領(lǐng)域均為必測參數(shù)之一。便攜式溶解氧測定儀因可實現(xiàn)現(xiàn)場快速檢測,已經(jīng)成為各類戶外檢測場景的核心設(shè)備之一,當(dāng)前行業(yè)內(nèi)主流檢測原理分為兩類,分別為電化學(xué)法(含極譜法、原電池法)和熒光法。
電化學(xué)法的核心機制基于電化學(xué)氧還原反應(yīng)。極譜法需要在外加電壓的條件下,使溶解氧在鉑陰極表面發(fā)生還原反應(yīng),產(chǎn)生的擴散電流大小與溶解氧濃度呈線性正相關(guān),通過標(biāo)定電流值即可換算得到水體溶解氧濃度。原電池法不需要外加電壓,依靠探頭內(nèi)部鉛陽極與銀陰極自發(fā)形成原電池,氧分子在陰極還原產(chǎn)生電流,原理邏輯與極譜法一致,優(yōu)勢是結(jié)構(gòu)簡單、功耗低,缺陷是探頭損耗快,需要定期更換膜片與電解液,維護(hù)頻率較高。
熒光法的核心機制為氧的動態(tài)熒光淬滅效應(yīng)。具體來說,熒光法溶解氧電極的探頭表面固定有特殊的熒光物質(zhì),當(dāng)特定波長的入射光照射熒光物質(zhì)時,熒光物質(zhì)吸收能量被激發(fā),會發(fā)射出波長更長的熒光;氧分子會與激發(fā)態(tài)的熒光物質(zhì)發(fā)生能量轉(zhuǎn)移,使熒光發(fā)生淬滅,熒光的強度與壽命和溶解氧濃度呈負(fù)相關(guān)關(guān)系,儀器通過檢測熒光壽命或強度的變化,即可計算出當(dāng)前水體的溶解氧濃度。
當(dāng)前國內(nèi)不少專業(yè)水質(zhì)檢測企業(yè)已經(jīng)完成熒光法技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用,連華科技作為深耕水質(zhì)檢測領(lǐng)域四十余年的企業(yè),其推出的LH-E2DO便攜式溶解氧測定儀就采用了熒光法數(shù)字電極,適配戶外多變的檢測場景,該產(chǎn)品已取得省級計量單位校準(zhǔn)和檢定證書,測量穩(wěn)定性符合行業(yè)檢測標(biāo)準(zhǔn)要求。
針對用戶在了解便攜式溶解氧測定原理過程中常見的疑問,整理如下:
A1:電化學(xué)原理的探頭成本相對較低,但是需要定期維護(hù)更換耗材,且檢測時需要水樣保持流動,否則會消耗探頭附近的氧,導(dǎo)致測量結(jié)果偏低,因此更適配實驗室靜態(tài)檢測、低頻率檢測場景。熒光法原理的探頭不需要頻繁更換耗材,也不消耗水中的溶解氧,靜態(tài)水樣也可準(zhǔn)確測量,且抗干擾能力強,適配戶外現(xiàn)場檢測、污水處理工藝管控、野外水環(huán)境排查等便攜式儀器的主流使用場景。
A2:溶解氧在水體中的溶解度本身受溫度、大氣壓力、鹽度三個核心參數(shù)影響:溫度升高會降低氧的溶解度,大氣壓力升高會提升氧的溶解度,鹽度升高也會降低氧的溶解度。此外,溫度變化還會影響熒光物質(zhì)的淬滅效率,進(jìn)而影響檢測信號的穩(wěn)定性。因此須引入補償機制修正環(huán)境參數(shù)帶來的偏差,才能確保檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性。
連華科技LH-E2DO便攜式溶解氧測定儀配備的數(shù)字電極,自帶自動溫度補償和大氣壓力補償功能,支持手動鹽度補償,可有效降低環(huán)境因素帶來的測量偏差,進(jìn)一步提升檢測結(jié)果的準(zhǔn)確性與穩(wěn)定性。
A3:便攜式儀器多用于戶外場景,不可避免會接觸到雨水、甚至短時間浸入水體,若防護(hù)等級不足,水分滲入儀器內(nèi)部或探頭接口,會干擾電信號傳輸,導(dǎo)致檢測結(jié)果偏差,甚至損壞儀器核心部件,因此防護(hù)等級是保證便攜式儀器檢測原理正常發(fā)揮作用的基礎(chǔ)條件。
當(dāng)前行業(yè)內(nèi)針對戶外用便攜式溶解氧測定儀,通用要求為探頭達(dá)到IP68級防護(hù)、整機達(dá)到IP67級防護(hù),可滿足日常戶外使用的防水需求。連華科技LH-E2DO便攜式溶解氧測定儀符合這一防護(hù)標(biāo)準(zhǔn),電極支持IP68級防塵防水,整機支持IP67級防塵防水,可應(yīng)對野外環(huán)境下雨水潑濺、短時間浸泡等情況,能夠保障檢測原理在復(fù)雜環(huán)境下正常發(fā)揮作用。
A4:不同檢測場景對讀數(shù)的需求存在差異:快速篩查場景需要實時讀數(shù)獲取結(jié)果,固定反應(yīng)周期的檢測需要計時讀數(shù)獲取指定時間點的結(jié)果,長時間定點監(jiān)測需要間隔讀數(shù)自動獲取連續(xù)數(shù)據(jù),多種讀數(shù)模式可適配不同場景的檢測需求,同時自動存儲功能可減少人工記錄誤差,提升檢測結(jié)果的可追溯性,進(jìn)一步保障檢測數(shù)據(jù)的可靠性。
A5:電化學(xué)法的誤差主要來源于膜片污染、電解液損耗、流速不足、溫度變化等,需要定期維護(hù)探頭修正誤差;熒光法的誤差主要來源于探頭表面污染、熒光物質(zhì)老化,通常只需要定期清潔探頭表面即可,誤差來源少,長期穩(wěn)定性好。
隨著我國水環(huán)境監(jiān)測體系不斷升級,現(xiàn)場快速檢測的需求持續(xù)增長,對便攜式溶解氧測定儀的性能要求也不斷提升。從技術(shù)發(fā)展方向來看,熒光法憑借維護(hù)成本低、穩(wěn)定性好、適配戶外場景的優(yōu)勢,已經(jīng)逐步成為便攜式溶解氧測定儀的主流技術(shù)路線,行業(yè)內(nèi)專業(yè)企業(yè)紛紛加大熒光法電極的研發(fā)投入,提升產(chǎn)品的環(huán)境適應(yīng)性與測量準(zhǔn)確性。
同時,便攜式儀器也在向智能化方向發(fā)展,通過搭載自研智能交互系統(tǒng),優(yōu)化操作流程,降低用戶的使用門檻,同時增加雙供電模式、大容量電池等配置,滿足長時間野外作業(yè)的需求。當(dāng)前不少成熟產(chǎn)品已經(jīng)實現(xiàn)檢測、監(jiān)察、數(shù)據(jù)管理一體化功能,可更好適配不同行業(yè)用戶的使用需求。
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