在溶解氧測量系統中,氧電極是感知的核心,而其中的氧電解液則是確保這一感知過程準確、穩定的“生命液”。它并非簡單的導電介質,而是一個參與電化學反應、傳遞電子、并維持電極環境穩定的關鍵組成部分,其性能直接決定了氧表的測量精度、響應速度和穩定性。
一、核心作用:電化學反應的參與者與橋梁
1.提供持續的反應物:在經典的克拉克型電極中,陰極上發生氧的還原反應:O2+2H2O+4e-→4OH-。這個反應消耗氧氣并產生氫氧根離子。電解液提供了必要的離子環境,確保反應能夠持續、穩定地進行。同時,陽極(如銀)上發生的氧化反應也需要電解液提供氯離子。
2.形成穩定的擴散電勢:滲透過滲氧膜的氧氣,在電解液層中繼續擴散至陰極表面。電解液的濃度和組成固定,意味著氧在其中的擴散系數是恒定的。這與滲氧膜一起,共同構成了一個穩定、可重現的氧擴散路徑,使得擴散到陰極的氧流量嚴格與樣品中的氧分壓成正比,這是定量測量的基礎。
3.維持內部電流傳導:電解液作為離子導體,在陰極和陽極之間形成了閉合的電流回路。陰極反應產生的電子通過外電路流向陽極,而離子則在電解液內部遷移,平衡兩個電極區域的電荷,保證電流持續穩定。
二、對性能的關鍵影響
電解液的特性對氧電極的性能有直接影響:
1.響應時間:電解液的粘度和陰極表面的液層厚度會影響氧的擴散速度。優化配方可以加快響應。
2.信號穩定性:穩定的電解液組成能提供穩定的本底電流和靈敏度,減少讀數漂移。
3.溫度特性:電解液的導電性和氧的溶解度會隨溫度變化,高品質的電解液配方會考慮溫度補償特性。
4.使用壽命:電解液會隨著時間推移而消耗或吸收二氧化碳等導致性能下降,因此需要定期更換。
三、使用與維護要點
1.正確選擇:根據電極型號和測量環境選擇指定的專用電解液,不可隨意替代。
2.定期更換:當出現響應遲緩、讀數不穩定或校準困難時,往往意味著需要更換電解液和滲氧膜。
3.避免污染:更換過程中需確保無氣泡、無雜質進入電解液腔,防止引入干擾因素。

結語
氧表氧電極氧電解液在溶解氧電極中扮演著不可替代的“化學引擎”角色。它默默地為關鍵的電化學反應提供舞臺,確保氧分子信號被高效、線性地轉換為可測量的電信號。理解并妥善維護這一“生命液”,是獲得長期可靠、準確的溶解氧數據的重要保障,也是確保環境監測、過程控制及科學研究數據有效性的基礎。