용존 산소 전극

실험실 및 현장 Application에서는 다음 유형의 용존 산소 센서 기술을 사용할 수 있습니다.

a. 광학식 용존 산소 전극(InLab OptiOx)

b. 폴라로그래픽 용존 산소 전극(InLab 605)

c. 갈바닉 용존 산소 전극(LE621)

광학식 DO 전극은 센서 팁에 있는 멤브레인에 내장된 특수 염료를 사용합니다(그림 참조). 이 염료는 센서 내부에서 방출되는 청색광을 흡수하여 여기될 수 있습니다. 여기된 염료가 기저 상태로 돌아오면 적색광을 방출하여 형광 반응을 나타내며, 센서 내의 광감지기가 이를 측정합니다. 산소 분자가 막의 외부 표면에 존재하는 경우 이러한 분자는 여기된 염료의 잉여 에너지를 흡수할 수 있습니다. 이를 통해 분자는 광감지기에 도달하는 형광 반응의 양을 감소(소광)시킵니다. 샘플에 존재하는 산소의 양이 많을수록 더 많은 형광 반응이 소광되며 측정되는 신호도 줄어듭니다. 센서에는 적색광원 또한 포함되어 있습니다. 이 빛은 염료를 여기시키지 않으므로 형광 반응도 일으키지 않으며, 단순히 염료에 반사되어 광감지기에 의해 측정됩니다. 적색광은 감지된 빛 중 산소 소강과 관련이 없는 빛의 감소(예: 염료의 붕괴 또는 감지기의 온도 의존적 감도)를 고려하기 위한 기준으로 사용됩니다. 더 자세한 정보는 다음 비디오에서 자세히 알아보십시오.
 

전극에는 금 또는 백금으로 만들어진 불활성 음극(cathode)으로 둘러싸인 은 양극(anode)이 있습니다. 이러한 전극은 기기가 제공하는 일정한 전압에 의해 분극화됩니다. 결과적으로, 양극은 양전하를 획득하고 음극은 음전하를 획득합니다. KCl은 전해질이며, 샘플로부터 이를 분리하는 멤브레인에 포함되어 있습니다. 산소가 전극으로 유입되면 음극에서 산소 분자가 환원되어 수산화물 이온을 형성합니다. 분극 전위는 일정하게 유지되므로 산소 반응은 전기 신호를 증가시킵니다. 이 효과는 샘플 내 산소의 분압과 정비례합니다. 전극은 은 양극이 산화 및 소모되는 화학 반응을 사용합니다. 이와 반대로 음극은 불활성 상태이며 반응에 관여하지 않습니다. 대신 산소가 선을 통해 양극으로부터 운반된 전자로 환원되는 표면을 제공합니다.

센서에는 두 가지 전극이 포함되어 있습니다. 양극은 보통 아연 또는 납으로 만들어지며 음극은 은 또는 기타 불활성 금속으로 만들어집니다. 이러한 전극은 와이어로 상호 연결되어 그 사이에 전류가 흐릅니다. 이러한 구성요소는 샤프트로 싸여 있으며, 샤프트는 산소를 선택적으로 투과시키는 멤브레인으로 밀봉되어 있습니다(그림 참조). 전해질은 수용성이며 알칼리성이어야 합니다. 산소가 전극에 유입되면 양극이 산화(전자를 상실)되고 소모되는 화학 반응이 발생합니다.
이와 반대로 음극은 불활성 상태이며 반응에 관여하지 않습니다. 음극은 산소가 환원되는 반응 표면으로서 존재합니다. 도선을 통해 양극에서 음극으로 운반되는 전자는 전류를 생성하며 이는 DO 측정기로 측정할 수 있습니다. 시스템에 유입되는 산소의 양이 많아질수록 더 많은 전류가 생성됩니다.
 

따라서 갈바닉 센서는 예열 시간이 필요하지 않으며 폴라로그래픽 프로브보다 낮은 용존 산소 레벨에서 보다 안정적입니다. 이와 반대로 폴라로그래픽 센서의 수명이 더 깁니다. 각 센서의 작동 원리에 대한 더 많은 정보를 확인하려면 위의 질문 3 및 4를 참조하십시오.

a. 전기 화학 센서의 멤브레인 무결성을 확인해야 합니다. 또한 전해질 재충진 대상인 경우, 전해질이 올바르게 보충되었는지 확인해야 합니다.
b. 폴라로그래픽 센서를 사용하는 경우 센서의 올바른 분극화를 보장해야 합니다.
c. 광학식 실험실 DO 센서는 사용 전 준비 단계가 필요하지 않습니다.

표준 산소 측정의 경우, 많은 Application에서 100% 산소 포화도(물 포화된 공기)에서의 1점 교정으로도 충분합니다. 낮은 산소 농도 측정(10% 또는 0.8 mg/L 미만)의 경우 무산소 표준물질 용액(0% 산소 포화도에 해당)을 사용하여 두 번째 교정을 수행하는 것이 좋습니다. 이를 위해 Zero oxygen 정제를 물에 용해시켜 모든 용존 산소를 제거할 수 있습니다.

측정 중에 센서가 산소를 소모하기 때문에 전기 화학 실험실 DO 센서의 경우에는 교반이 필요합니다. 교반은 일정한 속도로 수행해야 합니다. 전기 화학 센서와는 반대로 광학식 DO 전극은 산소를 소모하지 않으므로 교반이 필요하지 않습니다. 측정 기간을 줄이려면 측정 시작 전 센서 팁을 샘플에 담가야 합니다. 이 절차를 통해 산소 농도 및 온도가 평형을 이루게 됩니다. 센서 팁에 공기 방울이 생기는 것은 반드시 피해야 합니다. 이렇게 하지 않는 경우 공기 방울의 산소 농도 또한 측정되므로 허위 결과로 이어집니다.  

• 일반 보관 팁:
  측정 후 깨끗한 물로 센서를 헹구고 부드러운 티슈로 닦아야 합니다. 특히 생물학적 샘플을 측정하는 경우 주의를 기울여 미생물 증식을 방지해야 합니다. 최적의 성능을 발휘하려면 센서를 온도가 5 ~ 45°C인 안전한 환경에 보관해야 하며, 급격한 온도의 변화는 피해야 합니다.
  
  
• 실험실 Application용 갈바닉 DO 센서:
  단기 보관의 경우 증류수로 세척하고 보관 용액 안에 넣어 보관해야 합니다. 장기 보관의 경우 이에 더해 단락하고(지속적인 자가 분극화로 인한 저하를 방지하기 위해) 서늘한 장소에 보관해야 합니다.
  
  
• 실험실 Application용 폴라로그래픽 DO 센서:
  단기 보관 중 6시간의 분극화 요건을 피합니다. 기기에 계속 연결해 두어도 됩니다. 장기 보관의 경우 지속적인 분극화가 수명을 점차 감소시키므로 장치에서 분리해야 합니다. 센서가 내부 전해질로 채워져 있고 막 위에 보호 캡을 씌운 경우 수개월간 보관할 수 있습니다. 그러나 3개월 이상 보관한 후에 센서를 다시 사용하려면 전해질을 교체해야 합니다. 6개월 이상 보관하려면 전해질을 제거해야 합니다.
  
  
• 광학식 실험실 DO 센서:
  광학식 센서는 건조한 상태로 보관해야 합니다. 교체 가능한 멤브레인 모듈이 있는 센서의 경우 센서의 성능이 저하된 징후가 나타나는 즉시 모듈을 교체해야 합니다.

모든 휴대용 측정 시스템이 습하고 까다로운 환경을 견딜 수 있도록 대부분의 센서가 IP67 등급을 받았습니다.

대부분의 메틀러 토레도 실험실 DO 프로브는 샘플의 올바른 온도를 측정하는 데 도움이 되는 통합형 온도 프로브와 함께 제공됩니다.

예, 센서에는 유리 섬유 강화 PPS 샤프트 및 철망으로 보호된 측정 멤브레인이 장착되어 있기 때문에 열악한 환경의 Application에 적합합니다.

생화학적 산소 요구량 또는 생물학적 산소 요구량(BOD)은 세균 및 기타 미생물이 특정 온도의 호기성 조건에서 유기물을 분해할 때 소모하는 산소량을 대변합니다. BOD는 용수 내의 유기 오염 수준을 나타내므로 수처리 설비에 있어 중요한 파라미터입니다. 더 알아보려면 이 주제에 대해 전문적으로 다루는 당사의 가이드를 참조하시기 바랍니다: 생화학적 산소 요구량의 이론에서 실전까지SevenExcellence DO 측정기를 사용하면 매우 빠르게 자체 BOD 측정 프로세스를 설정할 수 있습니다.

예, InLab OptiOx는 BOD 측정 또한 완벽하게 수행할 수 있습니다. 특수 OptiOx BOD 어댑터 덕분에 해당 센서는 모든 표준 BOD 캐니스터에서 측정하기에 매우 적합합니다.

아니요, InLab OptiOx의 내구성이 뛰어난 설계와 맞춤 액세서리 덕분에 실험실과 야외 모두를 포함한 다양한 Application에서 사용하기에 적합합니다. 철제 OptiOx 보호 가드(아래 참조)는 열악한 환경에서 센서를 보호합니다. 무게가 가볍기 때문에 더 낮은 측정 지점까지 쉽게 확장할 수 있습니다.