電化學(xué)氧含量分析儀的核心在于其基于電化學(xué)反應(yīng)的傳感器,其工作原理與電池類(lèi)似,通過(guò)氧氣在電極表面的氧化還原反應(yīng)生成電流,實(shí)現(xiàn)濃度檢測(cè)。具體而言,當(dāng)被測(cè)氣體通過(guò)擴(kuò)散板或毛細(xì)口進(jìn)入傳感器內(nèi)部時(shí),氧氣分子穿透疏水膜(如聚四氟乙烯膜)擴(kuò)散至工作電極表面。
氧氣發(fā)生還原反應(yīng)導(dǎo)致電子從工作電極(陰極)流出,形成電流。為維持電化學(xué)反應(yīng)的平衡,對(duì)電極(陽(yáng)極)發(fā)生氧化反應(yīng)(如消耗水或金屬),形成閉合電路。根據(jù)法拉第定律,電流大小與參與反應(yīng)的氧氣分子數(shù)量成正比,而氧氣分子數(shù)量又與其在氣體中的濃度直接相關(guān)。因此,通過(guò)測(cè)量電流值,即可準(zhǔn)確推算出氧氣濃度。
為提升測(cè)量穩(wěn)定性,傳感器通常配備參比電極,提供恒定電勢(shì)基準(zhǔn),確保工作電極反應(yīng)電勢(shì)不受環(huán)境干擾。此外,電解液作為離子遷移介質(zhì),其成分(如KOH溶液)和狀態(tài)(如溫度、pH值)對(duì)傳感器性能有大影響,需定期維護(hù)以保持活性。
電化學(xué)氧含量分析儀憑借四大優(yōu)勢(shì),成為了氧氣檢測(cè)領(lǐng)域的“全能選手”:
高精度與高靈敏度:采用高精度傳感器,可檢測(cè)ppm級(jí)微量氧,滿(mǎn)足生物制藥、半導(dǎo)體制造等對(duì)純度要求高的場(chǎng)景需求。
快速響應(yīng)與實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè):傳感器反應(yīng)時(shí)間短,通常在幾秒至幾十秒內(nèi)完成數(shù)據(jù)更新,適用于燃燒效率控制、受限空間安全預(yù)警等需要即時(shí)反饋的場(chǎng)景。
成本效益大:相較于激光、氧化鋯等原理的氧分析儀,電化學(xué)設(shè)備初始購(gòu)置成本低,且傳感器更換周期合理,適合大規(guī)模部署。
便攜性與易操作性:設(shè)備結(jié)構(gòu)緊湊,可制成手持式或便攜式儀表,支持現(xiàn)場(chǎng)快速檢測(cè)。操作界面簡(jiǎn)潔,用戶(hù)通過(guò)按鍵即可完成校準(zhǔn)、測(cè)量等操作,無(wú)需專(zhuān)業(yè)培訓(xùn)。
電化學(xué)氧含量分析儀的應(yīng)用范圍廣泛,涵蓋工業(yè)、醫(yī)療、環(huán)保、科研等領(lǐng)域:
工業(yè)生產(chǎn):監(jiān)測(cè)燃燒設(shè)備(如鍋爐、窯爐)煙氣氧含量,優(yōu)化燃燒效率,減少污染物排放;檢測(cè)化工車(chē)間氣體純度,預(yù)防爆炸事故。
醫(yī)療健康:在呼吸機(jī)、麻醉機(jī)中實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)氧氣濃度,確保患者安全;在早產(chǎn)兒保育箱中控制氧含量,避免視網(wǎng)膜病變。
環(huán)境監(jiān)測(cè):檢測(cè)大氣、水體中的溶解氧含量,評(píng)估生態(tài)環(huán)境質(zhì)量;在垃圾填埋場(chǎng)監(jiān)測(cè)滲濾液氧含量,防止厭氧發(fā)酵產(chǎn)生有害氣體。
科研實(shí)驗(yàn):在發(fā)酵罐、細(xì)胞培養(yǎng)箱中監(jiān)測(cè)溶解氧,優(yōu)化生物反應(yīng)條件;在實(shí)驗(yàn)室分析氣體成分,支持化學(xué)、材料研究。