Розчинений кисень – це кількість кисню, розчиненого у воді, зазвичай вимірюється як розчинений кислород (DO) та виражається в міліграмах кисню на літр води (в мг/л або ppm). Деякі органічні сполуки біорозкладаються під дією аеробних бактерій, які споживають розчинений кисень у воді, і розчинений кисень не може вчасно поповнитися. Анаеробні бактерії у водоймі швидко розмножуються, а органічна речовина через псування забарвлює водойму в чорний колір. Кількість розчиненого кисню у воді є показником, що вимірює здатність водойми до самоочищення. Розчинений кисень у воді споживається, і для відновлення початкового стану потрібен короткий час, що свідчить про сильну здатність водойми до самоочищення або про незначне забруднення водойми. В іншому випадку це означає, що водойма серйозно забруднена, здатність до самоочищення слабка або навіть втрачена. Це тісно пов'язано з парціальним тиском кисню в повітрі, атмосферним тиском, температурою води та якістю води.
1. Аквакультура: для забезпечення дихальної потреби водних продуктів, моніторинг вмісту кисню в режимі реального часу, автоматична сигналізація, автоматична оксигенація та інші функції
2. Моніторинг якості води природних вод: виявлення ступеня забруднення та здатності вод до самоочищення, а також запобігання біологічному забрудненню, такому як евтрофікація водойм.
3. Очищення стічних вод, контрольні показники: анаеробний резервуар, аеробний резервуар, аераційний резервуар та інші показники використовуються для контролю ефекту очищення води.
4. Контроль корозії металевих матеріалів у промислових трубопроводах водопостачання: Як правило, датчики з діапазоном ppb (мкг/л) використовуються для контролю трубопроводу з метою досягнення нульового вмісту кисню та запобігання іржі. Вони часто використовуються на електростанціях та в котельному обладнанні.
Наразі найпоширеніші вимірювачі розчиненого кисню на ринку мають два принципи вимірювання: мембранний метод та флуоресцентний метод. Тож яка різниця між ними?
1. Мембранний метод (також відомий як метод полярографії, метод постійного тиску)
Мембранний метод використовує електрохімічні принципи. Напівпроникна мембрана використовується для відділення платинового катода, срібного анода та електроліту від зовнішньої сторони. Зазвичай катод майже безпосередньо контактує з цією плівкою. Кисень дифундує через мембрану у співвідношенні, пропорційному його парціальному тиску. Чим більший парціальний тиск кисню, тим більше кисню проходить через мембрану. Коли розчинений кисень безперервно проникає через мембрану та в порожнину, він відновлюється на катоді, генеруючи струм. Цей струм прямо пропорційний концентрації розчиненого кисню. Вимірювальна частина проходить підсилювальну обробку для перетворення виміряного струму в одиницю концентрації.
2. Флуоресценція
Флуоресцентний зонд має вбудоване джерело світла, яке випромінює синє світло та освітлює флуоресцентний шар. Флуоресцентна речовина випромінює червоне світло після збудження. Оскільки молекули кисню можуть забирати енергію (ефект гасіння), час та інтенсивність збудженого червоного світла пов'язані з молекулами кисню. Концентрація обернено пропорційна. Вимірюючи різницю фаз між збудженим червоним світлом та опорним світлом, та порівнюючи її з внутрішнім калібрувальним значенням, можна розрахувати концентрацію молекул кисню. Під час вимірювання кисень не споживається, дані стабільні, продуктивність надійна, а перешкод немає.
Давайте розберемо це для кожного з використання:
1. Під час використання полярографічних електродів прогрівайте їх щонайменше 15-30 хвилин перед калібруванням або вимірюванням.
2. Через споживання кисню електродом, концентрація кисню на поверхні зонда миттєво зменшиться, тому важливо перемішувати розчин під час вимірювання! Іншими словами, оскільки вміст кисню вимірюється шляхом споживання кисню, існує систематична похибка.
3. Через перебіг електрохімічної реакції концентрація електроліту постійно витрачається, тому необхідно регулярно додавати електроліт для забезпечення її концентрації. Щоб переконатися, що в електроліті мембрани немає бульбашок, під час встановлення повітряної головки мембрани необхідно видалити всі рідинні камери.
4. Після додавання кожного електроліту потрібен новий цикл калібрування (зазвичай калібрування нульової точки у безкисневій воді та калібрування нахилу на повітрі), і тоді, навіть якщо використовується прилад з автоматичною температурною компенсацією, температура має бути близькою до . Краще калібрувати електрод за температури розчину зразка.
5. Під час вимірювання на поверхні напівпроникної мембрани не повинно залишатися бульбашок, інакше вони будуть розпізнані як насичений киснем зразок. Не рекомендується використовувати його в аеротенку.
6. З технологічних причин мембранна головка є відносно тонкою, її особливо легко пробити в певному агресивному середовищі, і вона має короткий термін служби. Це витратний матеріал. Якщо мембрана пошкоджена, її необхідно замінити.
Підсумовуючи, мембранний метод полягає в тому, що похибка точності схильна до відхилень, період обслуговування короткий, а експлуатація більш проблематична!
А як щодо методу флуоресценції? Через фізичний принцип, кисень використовується лише як каталізатор під час процесу вимірювання, тому процес вимірювання практично вільний від зовнішнього втручання! Високоточні, не потребують обслуговування та якісніші зонди фактично залишаються без нагляду протягом 1-2 років після встановлення. Чи справді метод флуоресценції не має недоліків? Звичайно, є!
Час публікації: 15 грудня 2021 р.