光學溶氧電極基于熒光猝滅原理,通過檢測熒光物質與氧分子的相互作用實現溶解氧測量,具有顯著的技術優勢,具體體現在穩定性與維護便捷性兩方面:
熒光猝滅原理:精準捕捉氧濃度變化
熒光猝滅法的核心是利用氧分子對熒光物質的“猝滅效應”。當熒光物質(如釕的聯吡啶絡合物)被特定波長的藍光激發時,會從基態躍遷至激發態,隨后通過釋放熒光光子回到基態。若水中存在氧分子,其作為強氧化劑會與激發態的熒光物質發生碰撞,通過能量轉移使熒光物質非輻射性地返回基態,導致熒光強度減弱或壽命縮短。這一現象與氧濃度呈嚴格定量關系:氧濃度越高,熒光猝滅效果越顯著,熒光強度衰減或壽命縮短越明顯。光學溶氧電極通過集成光源、熒光傳感膜、光電探測器與信號處理模塊,將熒光強度或壽命的變化轉化為溶解氧濃度(單位mg/L或ppm),實現高精度測量。
技術優勢一:穩定性強,抗干擾能力突出
傳統極譜式溶氧電極依賴電解液與透氧膜,易受溫度驟變、壓力沖擊及斷流效應影響,導致測量誤差或誤報警。而光學溶氧電極無電解液設計,避免了電解液消耗、膜污染等問題,同時熒光猝滅過程對磁場、離子濃度等干擾不敏感,可在復雜環境中穩定運行。例如,在湖泊監測中,光學溶氧電極能連續記錄晝夜溶解氧變化曲線,清晰識別藻類光合作用導致的“氧峰”與夜間呼吸作用形成的“氧谷”,數據重復性優于傳統電極。
技術優勢二:維護便捷,長期成本更低
光學溶氧電極無需極化、無需更換電解液,僅需定期清潔光學窗口(如每年一次),維護時間從傳統電極的數小時縮短至1分鐘。其傳感器內置智能芯片,可存儲校準歷史,即插即測,在線安裝操作簡單。相比之下,極譜式電極需每月檢查透氧膜完整性,定期更換電解液和膜,維護成本高且操作繁瑣。此外,光學溶氧電極的膜組件更換周期長達1年,遠長于傳統電極的1-3個月,進一步降低了長期使用成本。