溶解氧在线检测仪核心工作原理是什么？

在环境监测、污水处理、水产养殖等领域，溶解氧（DO）是一个至关重要的水质参数。而溶解氧在线检测仪作为实时监控的利器，其地位不可替代。那么，溶解氧在线检测仪核心工作原理是什么？ 这不仅是采购者关心的问题，更是确保数据准确、运维得当的关键。今天，我们将深入探秘其背后的两大主流技术：电极法（电流法）和 荧光淬灭法。

一、经典技术：电极法（电流法）

电极法，也称为极谱法或电流法，是应用最早、最广泛的技术之一。您可以将其理解为一个微型的“电解池”。

它的核心部件是一个由阴极（通常为金或铂）、阳极（通常为银）和电解质溶液（如氯化钾） 组成的复合电极。阴极和阳极之间由一个仅允许气体分子透过的透氧薄膜（如聚四氟乙烯或聚乙烯）隔开，形成一个密闭的电解池系统。

其工作原理可分为三步：

1. 氧气渗透： 当电极浸入水中时，水中的溶解氧分子会穿过这层选择性透氧薄膜，从高浓度的水样扩散到电极内部的低浓度区域。

2. 电化学反应： 在阴极上施加一个稳定的极化电压（通常为-0.6V至-0.8V）。到达阴极的氧气分子会发生还原反应：O₂ + 2H₂O + 4e⁻ → 4OH⁻。与此同时，阳极上的银发生氧化反应：4Ag + 4Cl⁻ → 4AgCl + 4e⁻。

3. 电流检测： 上述反应会产生一个与参与反应的氧气浓度成正比的扩散电流。仪器通过精确测量这个微弱电流的大小，再根据法拉第定律，即可准确计算出水样中溶解氧的浓度。

优点与不足：

• 优点： 技术成熟，测量精度高，初始成本相对较低。

• 不足： 需要定期更换电解液和透氧膜，维护量较大；阴极表面易污染，需要频繁清洗和校准；反应过程消耗氧气，对水流速度有要求。

二、现代技术：荧光淬灭法（LST法）

荧光法是一种基于光学原理的现代检测技术，因其免维护、无耗材的特性而备受青睐。

它的核心是一个覆盖有荧光染料的敏感膜（探头）。这种染料在特定波长（通常是蓝光）的激发光源照射下，会发出红光。

其工作原理基于“荧光淬灭”效应：

1. 激发荧光： 仪器内的LED光源发出特定波长的蓝光，照射到荧光帽的敏感染料上。

2. 释放能量： 染料分子吸收光能后，从基态跃迁到激发态。处于不稳定激发态的分子在返回基态时，会以发射红光（荧光）的形式释放能量。

3. 氧气干扰（淬灭）： 当环境中有氧气分子存在时，它们会与激发态的染料分子碰撞， “抢夺”其能量。这种碰撞导致荧光的强度和寿命下降，这就是“荧光淬灭”现象。

4. 检测关联： 水中的溶解氧浓度越高，淬灭效应就越强，荧光强度和寿命就越短。仪器通过检测荧光寿命（与强度相比，寿命不受光源波动和染料浓度影响，更稳定）这一关键参数，即可精确反算出溶解氧的浓度。

优点与不足：

• 优点： 无需电解液，无透氧膜，几乎无需耗材；不消耗氧气，对水流无要求；响应速度快，抗干扰能力强，维护量极小。

• 不足： 初始购置成本通常较高；荧光帽为消耗品，虽寿命长但最终需要更换。

如何根据工作原理选择合适的在线检测仪？

了解了核心原理，您的选型就有了明确方向：

• 追求经济实惠、应用场景稳定： 如果预算有限，且具备定期的维护能力，传统的电极法仪器依然是可靠的选择。

• 追求低维护、高稳定性： 对于需要长期连续监测、维护不便（如偏远站点、复杂废水）的场景，荧光法仪器能极大降低运维成本和人力和时间投入，总拥有成本可能更低。

• 应用场景考量： 在水产养殖、清水、饮用水等清洁水体中，两种技术都适用。但在含有重金属、硫化物等易毒化电极的复杂废水中，荧光法的优势更为明显。

回到最初的问题：溶解氧在线检测仪核心工作原理是什么？ 答案主要分为基于电化学反应的电极法和基于光学原理的荧光淬灭法。前者通过测量氧分子还原产生的电流来计算浓度，后者则通过检测荧光物质被氧分子淬灭后的寿命变化来测定浓度。