在溶解氧測量領域,無論是環境水質監測、污水處理過程控制,還是生物發酵工藝優化,溶解氧電極(簡稱氧電極或氧表)都是至關重要的關鍵傳感器。而其測量性能的優劣,很大程度上取決于一個看似簡單卻極為精密的部件——滲氧膜。這層薄膜如同氧表的“感知之窗”,直接決定了測量的準確性、穩定性和響應速度。
一、核心作用:選擇性隔離與擴散通道
1.選擇性物理隔離:滲氧膜將內部的電解液、陰極(如金電極)和陽極(如銀電極)與被測介質(如水、發酵液)全部隔離開。這層物理屏障能有效阻擋水中的雜質、離子、蛋白質、微生物等進入電極內部,防止其污染電解液、毒化電極表面或堵塞通道,從而保證了電極核心反應環境的純凈,極大地延長了電極的使用壽命和維護周期。
2.可控的氧分子擴散通道:滲氧膜對氧氣分子具有選擇性透過性。溶解在水中的氧氣分子可以自由地透過這層薄膜的微孔,擴散到電極內部的電解液中,而水分子和其他物質則被有效阻擋。這個過程建立了一個穩定、可控的氧擴散路徑。根據菲克擴散定律,在溫度、壓力恒定的條件下,氧透過膜擴散到陰極表面的速率與水中的溶解氧分壓(濃度)成正比。
二、工作原理:穩定擴散場的建立
氧表氧電極滲氧膜的作用遠不止于簡單的“過濾”。它的存在,使得整個測量系統建立了一個穩定的“擴散場”:
1.氧氣分子穿過膜的過程,成為整個測量鏈中的速率控制步驟。這意味著,只要膜的特性(厚度、孔徑)不變,擴散速率就只取決于水中的溶解氧濃度。
2.這種設計使得測量結果不受水體流速劇烈波動的影響,因為氧分子在膜內的擴散速度遠慢于在水中的對流傳輸速度。這確保了測量的穩定性。
三、對性能的關鍵影響
滲氧膜的物理特性直接決定了氧電極的性能指標:
1.響應時間:膜的厚度是決定性因素。膜越薄,氧氣擴散越快,電極的響應時間(T90)就越短,能更快地跟蹤溶解氧的變化。
2.測量精度與穩定性:膜的均勻性和致密性至關重要。任何厚薄不均或存在缺陷都會導致氧擴散速率不一致,引起讀數漂移或誤差。高質量的膜能提供長期穩定的擴散屏障。
3.抗污染能力:膜的疏水性和光滑表面能有效防止污染物附著,保持擴散通道的暢通。

結語
HACH /Polyemtron9182氧表氧電極滲氧膜09185=A=3500雖薄,卻是溶解氧電極的靈魂所在。它并非一個被動的隔離層,而是一個主動參與并控制測量過程的功能性元件。它通過建立一道選擇性屏障和一個穩定的氧擴散場,將復雜多變的外部環境與精密的電化學傳感單元巧妙地解耦,將溶解氧濃度信息精準地轉化為可測量的電信號。因此,正確選擇、安裝和維護滲氧膜(如保持清潔、防止破損、定期更換),是確保溶解氧測量數據準確可靠的根本前提。