溶存酸素計知識百科事典

溶存酸素計知識百科事典

溶存酸素計の仕組み

溶存酸素分析計は、ほとんどの場合、ダイアフラム電極をトランスデューサとして使用して溶存酸素濃度 (実際には酸素分圧) を電気信号に変換し、その後増幅および調整 (塩分濃度と温度補正を含む) し、アナログ - デジタル変換によって表示します。 溶存酸素を測定するための膜電極には、ポーラログラフ (Polarography) とガルバニック セル (Galvonic Cell) の 2 種類があります。 ポーラログラフィー: 電極では、金 (Au) リングまたはプラチナ (Pt) の金リングが陰極として使用されます。 銀 - 塩化銀 (または水銀 - 塩化水銀) が陽極として使用されます。 電解液は塩化カリウム水溶液です。 陰極の外表面は酸素透過性膜で覆われている。 フィルムには、ポリテトラフルオロエチレン、ポリ塩化ビニル、ポリエチレン、シリコーンゴムなどの通気性のある材料を採用できます。0.5〜1.5ボルトの分極電圧がカソード電極とアノード電極の間に印加されます。 分極電圧が 0.7 ボルトのものもあります。 溶存酸素が膜を透過して金陰極の表​​面に到達すると、電極上で次のような反応が起こります。

カソードは還元されます: O2 プラス 2H2O プラス 4e→4OHˉ。 同時に、アノードは酸化されます: 4Clˉ プラス 4Ag-4e→4AgCl; 通常、上記の還元酸化反応により生じる拡散電流 i∞ の値は溶存酸素濃度に比例します。 それは次の式で表すことができます。

i∞=nFA(Pm/L)Cs 式中: i∞ - 定常状態での拡散電流 n - 利得電子と損失電子の数。 F-ファラデー定数 (96500 クーロン); A 陰極表面積 (平方センチメートル)。 Pm フィルム透過係数 (cm2/秒); L フィルムの厚さ (cm); Cs 溶存酸素濃度 (ppm)。 電極構造や膜を決める際、式中のA、Pm、L、nなどはすべて定数となります。 K= nFA(Pm/L) とすると、上の式では i∞=KCs となります。

したがって、拡散電流ｉ∞を測定すれば、溶存酸素濃度を測定できることがわかる。 温度、塩分、気圧の影響を排除するために、各モデルは独自の技術を使用して補正しています。 ガルバニ電池: 外部の酸素分子が膜を貫通して電極の内相に達し、カソードの三相界面に到達すると、次の反応が起こります。

銀陰極は還元されます: O2 プラス 2H2O プラス 4e→4OHˉ 同時に鉛陽極は酸化されます: 2Pb プラス 2KOH プラス 4OHˉ-4e→2KHPbO2 プラス 2H2O つまり、酸素は銀面上で水酸化物イオンに還元されます。銀陰極と同時に外部回路から電子が得られます。 鉛陽極は水酸化カリウムに置き換えられます

溶液は腐食して鉛酸水素カリウムを生成すると同時に電子を外部回路に出力します。 外部回路を接続すると信号電流が流れ、その値は溶存酸素濃度に比例します。

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溶存酸素計の校正方法

溶存酸素分析計は通常、標準溶液または現場サンプリングを使用して校正できます。

(1) 溶存酸素計の標準液校正方法 標準液校正は、一般にゼロ点校正とレンジ校正の 2 点校正が採用されます。 ゼロ点校正溶液には 2 パーセントの Na2SO3 溶液を使用できます。 レンジ校正溶液は、機器の測定レンジに応じて選択できます。 4 M KCl 溶液 (2 mg/L)。 50% メタノール溶液 (21.9 mg/L)。

（２）溶存酸素計の現場サンプリング及び校正方法（ウィンクラー法）：実際の溶存酸素計の使用においては、現場での溶存酸素計の校正にはウィンクラー法がよく用いられる。 この方法を使用する場合、2 つの状況が考えられます。サンプリング時はメーターの読み取り値が M1 で、分析値が A です。メーターが校正されているときは、メーターの読み取り値は M1 のままです。 このとき、メーターの指示値が A に等しくなるように調整するだけで済みます。 サンプリング時のメーターの読み取り値は M1、実験室分析値は A、メーターの校正時にはメーターの読み取り値は M2 に変更されます。 このとき、メーターの読み値をAと等しくなるように調整することはできませんが、メーターの読み値を1MA×M2に調整する必要があります。