آنالایزر اکسیژن محلول

اکسیژن محلول چیست؟

اکسیژن سنج های محلول برای اندازه گیری میزان اکسیژن گازی حل شده در آب طراحی شده اند. اکسیژن محلول (DO) یک شاخص مهم کیفیت آب است.

اکسیژن از راه های مختلفی مانند محصول جانبی فتوسنتز از گیاهان آبزی ، از طریق امواج و آب غلتانی که هوا را در آب مخلوط می کند و از طریق انتشار از هوای اطراف وارد آب می شود.

اکسیژن بدون واکنش شیمیایی با آب به راحتی در آب حل می شود ، بدین معنا که به عنوان اکسیژن باقی می ماند و تعدادی از ویژگی های بیوشیمیایی را منتقل می کند.

میزان اکسیژن محلول که آب می تواند در خود نگه دارد بسته به دمای آب بین 8 تا 14 میلی گرم در لیتر متغیر است.

از آنجا که زندگی آبزیان ، مانند همه حیات ، برای بقا نیاز به اکسیژن دارد ، سطوح بالای DO به جمعیت سالم آبزیان کمک می کند که به فرآیندهای تصفیه جریان طبیعی از جمله تجزیه مواد آلی کمک می کند.

اگر میزان DO به کمتر از 5 میلی گرم در لیتر برسد و ماهی های بزرگ کشته شوند ، سطح آبزیان بیشتر تحت فشار قرار می گیرد. سطوح بالای DO همچنین برای منابع آب شهری پیامدهایی دارد زیرا آب اکسیژنه با وضوح بیشتر و بوی کمتر طعم بهتری دارد.

سطوح بالای DO اشکالاتی دارد ، اما می تواند خوردگی را به دلیل اکسیداسیون افزایش دهد. سطوح پایین اکسیژن محلول می تواند به دلایل مختلفی باشد.

به عنوان مثال ، آب گرم قادر به نگهداری زیاد نیست. جمعیت زیاد موجودات آبزی نیز می تواند به کاهش DO کمک کند. اگر جمعیت و باکتری های آبزیان مقدار زیادی از DO را مصرف کنند باعث کاهش سطح آن می شوند در صورتی که جمعیت برای شرایط بسیار بالا باشد (دمای آب و میزان اکسیژن رسانی مجدد).

لقاح بیش از حد نیز یکی از دلایل رایج سطح پایین اکسیژن محلول است. رواناب از مزارع کشاورزی حاوی مقادیر زیادی فسفات و نیترات است که می تواند منجر به شکوفایی جلبک ها و تکثیر گیاهان آبزی شود.

اگرچه گیاهان از طریق فتوسنتز اکسیژن تولید می کنند ، اما وقتی کدر یا تاریک است و نمی توان فتوسنتز کرد ، مقدار زیادی اکسیژن مصرف می کنند. تراکم بالای گیاهان همچنین منجر به تراکم زیاد حیوانات و باکتری ها می شود که به مصرف اکسیژن و سطوح پایین DO کمک می کند.




  • وضعیت
  • جدیدترین
  • پربازدیدترین
  • پرفروشترین
  • ارزانترین
  • گرانترین
  • الفبا
  • محبوب ترین

فناوری حسگر اکسیژن محلول

اکسیژن سنجهای محلول عموماً شامل یک پروب با سنسور و واحد الکترونیک است که سیگنال ارسال شده از سنسور را رمزگشایی و نمایش می دهد. البته سنسور قلب و روح واقعی مترهای DO است.

دو نوع اصلی فن آوری های سنجش اکسیژن محلول موجود است:

  1. سنسورهای الکتروشیمیایی 
  2. سنسورهای نوری

سنسورهای الکتروشیمیایی

حسگرهای الکتروشیمیایی یون ها را بر اساس جریان الکتریکی یا تغییرات جریان الکتریکی در محلول تشخیص می دهند. آنها عموماً از یک آند و کاتد تشکیل شده اند که در یک محلول الکترولیت توسط یک غشاء نفوذپذیر اکسیژن مهر و موم شده اند.

محلول الکترولیت مدار بین کاتد و آند را تکمیل می کند. مولکول های اکسیژن محلول از غشا عبور کرده و با کاتد واکنش می دهند و در نتیجه یک سیگنال الکتریکی کوچک به آند و به دستگاه منتقل می شود. سیگنال متناسب با مقدار اکسیژن محلول است که با کاتد واکنش می دهد.

توجه به این نکته ضروری است که مولکول های اکسیژن در واکنش با کاتد مصرف می شوند. این امر به دو دلیل اهمیت دارد. اول ، به ما اجازه می دهد فرض کنیم که فشار اکسیژن زیر غشا صفر است.

بنابراین ، میزان انتشار اکسیژن از طریق غشاء متناسب با فشار جزئی اکسیژن خارج از غشا است. ثانیاً ، از آنجا که اکسیژن مصرف می شود ، قرائت مصنوعی پایین می تواند اتفاق بیفتد مگر اینکه در نمونه جریانی وجود داشته باشد که آب را در غشاء حرکت می دهد.

اندازه گیری اکسیژن محلول از سنسورهای الکتروشیمیایی می تواند تحت تأثیر فشار سنج و دما و شوری نمونه قرار گیرد.

دو نوع سنسور الکتروشیمیایی وجود دارد :

سنسور های پلاروگرافی

Polarographic / Amperometric Sensors: در سنسور Polarographic (که به آمپرومتریک نیز معروف است) ، کاتد طلا و آند نقره است. ولتاژ ثابت 0.8 ولت به سنسور وارد می شود که مدار را تکمیل کرده و آند و کاتد را قطبی می کند.

اکسیژن سنجهای محلول از سنسورهای پلاروگرافی استفاده می کنند. آنها به عنوان نتایج دقیق و قابل اطمینان به نظر می رسند. خواندن آنها می تواند در برنامه های پیچیده با سطوح بالای هیدروژن غیرقابل اعتماد باشد.

سنسورهای پلاروگرافی قبل از استفاده یا کالیبراسیون به 5 تا 15 دقیقه گرم شدن نیاز دارند.

سنسورهای گالوانیک

با سنسورهای گالوانیکی ، کاتد نقره ای است و آند یک ماده دیگر است. اغلب روی یا سرب. برخلاف حسگرهای پلاروگرافی ، مواد الکترود به اندازه کافی برای قطبی شدن خود و واکنش با مولکول های اکسیژن بدون ولتاژ اعمال شده متفاوت هستند.

سنسورهای گالوانیک نیازی به گرم کردن ندارند ، اگرچه طول عمر آنها کمتر از سنسورهای پلاروگرافی است.

سنسورهای نوری

سنسورهای اکسیژن محلول نوری با درنظر گرفتن وجود اکسیژن ، میزان درخشندگی را اندازه گیری می کنند ، با تکیه بر این اصل مستند که اکسیژن محلول هم طول عمر و هم شدت لومینسانس مربوط به رنگهای شیمیایی با دقت انتخاب شده را کاهش می دهد.

عناصر حسگر نوری دارای دو لایه هستند. لایه بیرونی یک غشاء نفوذپذیر از اکسیژن است ، لایه دوم حاوی یک رنگ مخصوص انتخاب شده است که هنگام برانگیختن با نور طول موج مناسب ، روشن می شود.

این کاوشگر نور آبی رنگی با طول موج مناسب از خود ساطع می کند که باعث روشن شدن لایه رنگ یا قرمز شدن آن می شود. بدون وجود اکسیژن ، شدت و طول عمر لومینسانس حداکثر است. با عبور اکسیژن از غشاء نفوذپذیر ، شدت و طول عمر لومینسانس کاهش می یابد.

هرچه غلظت اکسیژن بیشتر باشد ، میزان روشنایی بیشتر کاهش می یابد. شدت و طول عمر لومینسانس توسط یک دیود نوری در کاوشگر اندازه گیری می شود و با مرجعی که می توان میزان اکسیژن را از آن محاسبه کرد مقایسه می شود.

بر خلاف سنسورهای اکسیژن محلول الکتروشیمیایی ، سنسورهای نوری اکسیژن اندازه گیری شده را مصرف نمی کنند بنابراین وابستگی به جریان یا نیاز به هم زدن نمونه برای نتایج دقیق از بین می رود.

تقاضای اکسیژن بیوشیمیایی

اکسیژن مورد نیاز بیوشیمیایی یا BOD میزان اکسیژن محلول مورد نیاز موجودات زنده برای تجزیه مواد آلی موجود در یک نمونه آب معین در دمای معین در یک بازه زمانی خاص است. همچنین نام آزمایشی است که برای تعیین این نیازهای اکسیژن مورد استفاده قرار می گیرد.

بسیاری از اکسیژن سنج های محلول شامل آزمایش BOD (یا کاوشگر) است که قادر به محاسبه BOD پس از یک پروتکل آزمایشی است. اگرچه یک آزمایش کمی دقیق نیست ، BOD به طور گسترده ای به عنوان نشانه ای از کیفیت ارگانیک آب مورد استفاده قرار می گیرد.

این آزمایش می تواند اثربخشی تصفیه خانه های فاضلاب را تعیین کرده یا نیاز اکسیژن آب های آلوده را تعیین کند.

متداول ترین روش برای تعیین BOD یک آزمایش 5 روزه است که در آن نمونه آزمایش محکم در بطری بدون هوا بسته می شود و دمای آن در 20 درجه سانتی گراد حفظ می شود.

نمونه نیز برای جلوگیری از فتوسنتز دور از نور نگهداری می شود. اندازه گیری اکسیژن محلول قبل و بعد از دوره 5 روزه انجام می شود. BOD از تفاوت بین این دو اندازه گیری محاسبه می شود و بیشتر به صورت میلی گرم اکسیژن مصرف شده در هر لیتر نمونه بیان می شود.

مانند سایر روش های آزمایش DO ، آزمایش BOD نیاز به هم زدن نمونه دارد تا از ایجاد لایه کم اکسیژن در نزدیکی سر سنسور در حین آزمایش جلوگیری کند که منجر به قرائت مصنوعی پایین می شود. بسیاری از پروب های BOD شامل یک همزن انتگرال برای غلبه بر این امر هستند.

اندازه گیری BOD مشابه اندازه گیری های شیمیایی اکسیژن تقاضا (COD) است اگرچه تفاوت هایی نیز وجود دارد. BOD بیشتر بر روی مواد آلی تمرکز دارد زیرا به کیفیت آب مربوط می شود. ماهیت زمان بر آزمایش BOD باعث می شود که نتوان تغییرات سریع شرایط را در نظر گرفت.

تقاضای اکسیژن شیمیایی

اکسیژن مورد نیاز شیمیایی (COD) اندازه گیری ظرفیت آب برای مصرف اکسیژن در هنگام تجزیه مواد آلی و اکسیداسیون مواد شیمیایی معدنی مانند آمونیاک و نیتریت است.

COD روش استاندارد اندازه گیری غیرمستقیم میزان آلودگی - مواردی است که نمی توانند اکسید شوند - در نمونه ای از آب است. COD معمولاً برای آزمایش فاضلاب قبل از بازگشت به محیط و همچنین نمونه برداری از آبهای آلوده به زباله های خانگی یا صنعتی مورد استفاده قرار می گیرد.

COD متکی بر این واقعیت است که تقریباً همه ترکیبات آلی را می توان به طور کامل توسط یک عامل اکسید کننده قوی در یک محلول اسیدی اکسید کرد.

در اندازه گیری COD به طور کلی از نمونه های فاضلاب استفاده می شود که برای مدت زمان مشخص در دمای مشخص (به عنوان مثال 150 درجه سانتی گراد به مدت 2 ساعت) با یک اکسید کننده شیمیایی قوی مانند دی کرومات پتاسیم در محلول 50٪ اسید سولفوریک انکوبه می شوند.

نتیجه یک آزمایش COD میزان مصرف اکسیژن محلول توسط آلاینده ها را نشان می دهد. هرچه میزان COD به میلی گرم در لیتر بیان شود ، آلودگی بیشتری در نمونه آزمایش وجود دارد.

COD ارتباط تنگاتنگی با BOD دارد اگرچه BOD فقط میزان اکسیژن مصرف شده توسط اکسیداسیون میکروبی را اندازه گیری می کند ، بنابراین آن را بیشتر به آبهای غنی از مواد آلی مربوط می کند.

از آنجا که اندازه گیری COD بسیار سریعتر از اندازه گیری BOD است ، COD بیشتر برای نظارت سریع و مکرر بر کارایی و کیفیت آب تصفیه خانه استفاده می شود.

تنظیم

کالیبراسیون دوره ای بهترین راه برای اطمینان از اندازه گیری دقیق اکسیژن محلول است. به عنوان یک قاعده کلی ، داده های جمع آوری شده به اندازه کالیبراسیون قبل از جمع آوری داده ها دقیق هستند.

کالیبراسیون پروب های DO شامل قرار دادن سنسور در نمونه ای با محتوای DO شناخته شده است. سپس دستگاه تنظیم می شود تا آن مقدار را بخواند.

فرکانس کالیبراسیون بستگی زیادی به انواع سنسور مورد استفاده دارد. به عنوان مثال ، سنسورهای گالوانیک و پلاروگرافی باید هر روز کالیبره شوند تا در نمونه برداری نقطه ای مورد استفاده قرار گیرند.

از طرف دیگر ، سنسورهای نوری از ثبات بیشتری برخوردار هستند و آنها را کمتر در معرض رانش قرار می دهد و به آنها اجازه می دهد تا کالیبراسیون خود را برای ماه های طولانی حفظ کنند.

مواردی که هنگام انتخاب دستگاه سنج اکسیژن محلول باید در نظر بگیرید

  • آیا این ابزار برای استفاده میدانی است یا آزمایشگاهی؟
  • آیا به رتبه بندی محیط زیست (IP) نیاز است؟
  • آیا محاسبات پیشرفته ای (برای مثال BOD) مورد نظر است؟
  • آیا حافظه یا رابط کامپیوتر مورد نیاز است؟
  • آیا پروب ها داخلی هستند یا قابل تعویض هستند؟ کدام پروب ها مورد نیاز است؟
  • آیا جبران فشارسنج و/ یا دما شامل می شود؟
  • سطح دقت چقدر است؟
  • سوالات متداول
ثبت سفارش
تعداد
عنوان