אנציקלופדיית ידע מומסת חמצן
כיצד פועל מד החמצן המומס
מנתחי חמצן מומס משתמשים לרוב באלקטרודות דיאפרגמה כמתמרים להמרת ריכוז חמצן מומס (למעשה לחץ חלקי של חמצן) לאותות חשמליים, אשר לאחר מכן מוגברים ומותאמים (כולל פיצוי מליחות וטמפרטורה) ומוצגים על ידי המרה אנלוגית לדיגיטלית. ישנם שני סוגים של אלקטרודות ממברנות למדידת חמצן מומס: פולארוגרפיה (פולארוגרפיה) ותא גלווני (Galvanic Cell). פולארוגרפיה: באלקטרודה, טבעת זהב (Au) או טבעת זהב פלטינה (Pt) משמשת כקתודה; כלוריד כסף-כסף (או כספית-כספית כלוריד) משמש כאנודה. האלקטרוליט הוא תמיסת אשלגן כלורי. המשטח החיצוני של הקתודה מכוסה בסרט חדיר לחמצן. הסרט יכול לאמץ חומרים נושמים כגון פולי-טטרה-פלואורואתילן, פוליוויניל כלוריד, פוליאתילן, גומי סיליקון וכו'. מתח קיטוב של 0.5 עד 1.5 וולט מופעל בין אלקטרודות הקתודה והאנודה. לחלקם יש מתח קיטוב של 0.7 וולט. כאשר חמצן מומס חודר דרך הממברנה ומגיע אל פני השטח של קתודית הזהב, התגובה הבאה מתרחשת על האלקטרודה.
הקתודה מופחתת: O2 בתוספת 2H2O בתוספת 4e→4OHˉ; באותו זמן, האנודה מתחמצנת: 4Clˉ בתוספת 4Ag-4e→4AgCl; בנסיבות רגילות, הערך של זרם הדיפוזיה i∞ שנוצר על ידי תגובת ההפחתה-חמצון לעיל הוא פרופורציונלי לריכוז החמצן המומס. זה יכול להיות מיוצג על ידי הנוסחה הבאה:
i∞=nFA(Pm/L)Cs בנוסחה: i∞-זרם דיפוזיה במצב יציב n-מספר האלקטרונים של רווח והפסד; F-Faraday קבוע (96500 קולומבים); שטח פנים A-קתודה (סנטימטר מרובע); מקדם חדירת Pm-film (cm2/sec); עובי L-film (ס"מ); ריכוז חמצן מומס ב-Cs (ppm). כאשר מבנה האלקטרודה והסרט נקבעים, A, Pm, L, n וכו' בנוסחה הם כולם קבועים. תן K= nFA(Pm/L), ואז בנוסחה שלמעלה: i∞=KCs.
לכן, ניתן לראות שכל עוד נמדד זרם הדיפוזיה i∞, ניתן למדוד את ריכוז החמצן המומס. על מנת לבטל את השפעת הטמפרטורה, המליחות ולחץ האוויר, כל דגם משתמש בטכנולוגיה משלו כדי לפצות. תא גלווני: כאשר מולקולות חמצן חיצוניות חודרות את הסרט לתוך הפאזה הפנימית של האלקטרודה ומגיעות לממשק התלת פאזי של הקתודה, מתרחשת התגובה הבאה.
קתודה הכסף מופחתת: O2 בתוספת 2H2O בתוספת 4e→4OHˉ במקביל, אנודת העופרת מתחמצנת: 2Pb בתוספת 2KOH בתוספת 4OHˉ-4e→2KHPbO2 בתוספת 2H2O כלומר, חמצן מופחת ליוני הידרוקסיד על גבי קתודה כסף, ובמקביל, המעגל החיצוני קבל אלקטרונים; אנודת העופרת מוחלפת באשלגן הידרוקסיד
התמיסה קורוזיה כדי ליצור חומצת עופרת מימן אשלגן, ובמקביל מוציאה אלקטרונים למעגל החיצוני. לאחר חיבור המעגל החיצוני, עובר זרם אות, וערכו פרופורציונלי לריכוז החמצן המומס.
ה
שיטת כיול של מד חמצן מומס
ניתן לכייל מנתחי חמצן מומס בדרך כלל עם פתרונות סטנדרטיים או דגימה באתר.
(1) שיטת כיול תמיסה סטנדרטית של מד חמצן מומס: כיול תמיסה סטנדרטי מאמץ בדרך כלל כיול דו נקודתי, כלומר כיול נקודת אפס וכיול טווח. פתרון כיול נקודת האפס יכול להשתמש בתמיסת Na2SO3 של 2 אחוזים. ניתן לבחור את פתרון כיול הטווח בהתאם לטווח המדידה של המכשיר: 4 M KCl תמיסת (2 מ"ג/ליטר); תמיסה של 50 אחוז מתנול (21.9 מ"ג/ליטר).
(2) שיטת דגימה וכיול באתר של מד חמצן מומס (שיטת וינקלר): בשימוש בפועל במד חמצן מומס, שיטת וינקלר משמשת לרוב לכיול באתר של מד חמצן מומס. כאשר משתמשים בשיטה זו, ישנם שני מצבים: בעת הדגימה, קריאת המונה היא M1, והערך האנליטי הוא A. כאשר המונה מכויל, קריאת המונה היא עדיין M1. בשלב זה, יש צורך רק להתאים את קריאת המונה כך שתהיה שווה ל-A; בעת הדגימה, קריאת המונה היא M1, ערך הניתוח במעבדה הוא A, וקריאת המונה משתנה ל-M2 כאשר המונה מכויל. בשלב זה, לא ניתן לכוונן את קריאת המונה כך שתהיה שווה ל-A, אך יש להתאים את קריאת המונה ל-1MA×M2.
