Jakmile pochopíte, odkud rozpuštěný kyslík pochází (Část 1) a jak nerovnoměrně se šíří přes rybník přes den (Část 2), další otázka je praktická: jak ji skutečně měříte, nepřetržitě a spolehlivě? Byly použity čtyři metody historicky, ale jen dvě zůstávají dnes běžné při monitorování výroby.
1. Winkler (jodometrický) Titrace - Laboratorní referenční metoda
Metoda Winkler je technika mokré chemie: divalentní mangan je oxidován rozpuštěným kyslíkem ve vzorku, aby se vytvořila sraženina, která za kyselých podmínek uvolňuje jód v množství přímo úměrném původní koncentraci DO. Tento jod se pak titruje proti standardnímu roztoku thiosíranu sodného pro výpočet DO.
- Přesnost: vysoká - kolem 0, 2 mg / l, v rozmezí 0- 10 mg / l, a zůstává referenční metodou laboratoře používané pro kalibraci jiných přístrojů.
- Návrat: Ruční, reagentní a pomalé. Nemůže běžet nepřetržitě nebo bez dozoru, což vylučuje sledování real-time jezírka nebo procesů.
2. Membránové (Clark- Type) elektrody
Membránové elektrody měří DO elektrochemicky za plynopropustnou membránou (běžně PTFE, PVC, polyetylén nebo silikonová pryž), která umožňuje kyslík, ale blokuje hromadný roztok. Používají se dvě varianty:
Galvanické buněčné elektrody
Elektroda páruje noblemetalovou katodu (platinu, zlato nebo stříbro) s snadno oxidovanou anodou (typicky olovem) ponořenou do elektrolytu hydroxidu draselného / chloridu draselného. Jako kyslík se šíří membránou, je redukován na katodě, zatímco anoda je oxidována, generuje proud úměrný koncentraci DO - spontánně, bez jakéhokoliv vnějšího polarizačního napětí. To znamená, že galvanické senzory nepotřebují teplejší polarografické senzory, ale spotřebovávají kyslík (a pomalu konzumují anodu) jako součást měření a údaje jsou citlivé na průtok přes membránu.
Polarografické elektrody
Zde, platinová katoda a stříbrná / silverchloridová anoda sedět v KCl elektrolytu, s vnějším polarizačním napětím (běžně ~ 0.68 & nbsp; V) aplikované na ně. Kyslík, který prochází membránou, se snižuje na katodě a výsledný difúzní proud je úměrný DO po kompenzaci teploty prostřednictvím termostatu. Protože aplikované napětí potřebuje čas ke stabilizaci, polarografické sondy obvykle potřebují zhruba 15 minut zahřátí / polarizace, než je možné přesné čtení.
Společná omezení membránových elektrod: Oba typy potřebují periodickou výměnu membrán a doplňování elektrolytů, oba jsou citlivé na průtok a vyžadují pravidelnou kalibraci, a oba spotřebovávají kyslík během měření - což samo o sobě může stříhat hodnoty ve velmi nízké průtokové vodě.
3. Optická fluorescence - Aktuální standard pro nepřetržité monitorování
Čidla Fluorescence DO pracují na úplně jiném principu, bez členství: ochromení fluorescence kyslíkem. Modrá LED rozžhavuje fluorescenční vrstvu na špičce senzoru, která pak vyzařuje červené světlo a po charakteristické době se rozkládá zpět na zem. Molekuly kyslíku - jsou paramagnetické - interagují s vzrušenými fluorescenčními molekulami a zkracují jak fluorescenční intenzitu, tak dobu jeho rozpadu, po vztahu Stern- Volmer:
I0/ I = τ0/ τ = 1 + Ksv[O2]
kde jsem0/ τ0 jsou fluorescenční intenzita / životnost bez přítomnosti kyslíku, I / τ jsou hodnoty pod skutečnou úrovní kyslíku vzorku, Ksv je konstanta Stern- Volmer pro daný senzor a [O2] je částečný tlak kyslíku. Měřením změny životnosti fluorescence (která je stabilnější než míra měření sama o sobě), senzor počítá DO přímo, pak použije automatickou kompenzaci teploty a tlaku pomocí snímače teploty.
Proč se fluorescence stala výchozím bodem pro monitorování pole a procesů:
- Žádná membrána, žádný elektrolyt, žádný polarizační krok - mezi kalibracemi není co nahradit
- Nespotřebovává kyslík během měření, takže není ovlivněn průtokem.
- Nezasahuje do toho sulfid nebo jiné elektrochemicky aktivní kontaminanty, které shazují elektrodeové senzory
- Nízký dlouhodobý posun, rychlá odezva a obecně lepší přesnost při nepřetržitém nasazení než membránové elektrody
Srovnání metod
| Metoda | Plynulé použití | Údržba | Kvetoucí? | Typická přesnost |
|---|---|---|---|---|
| Titrace Winkleru | Ne (pouze laboratoř) | Vysoké (činidla, manuál) | N/A | 0, 2 mg / L |
| Galvanická elektroda | Ano | Středně vysoká (membrána / elektrolyt) | Ano | Střední |
| Polarografická elektroda | Ano (po zahřátí) | Středně vysoká | Ano | Střední |
| Optická fluorescence | Ano | Nízká | Ne | Vysoký, nízký drift |
Výběr rozpuštěného čidla kyslíku
Pro namátkové kontroly a laboratorní kalibraci je titrace nebo přenosný membránový metr stále v pořádku. Pro neobsluhované, nepřetržité sledování v rybnících, nádržích, odpadní voda Bazény, nebo procesní voda - kde spolehlivost, nízká údržba, a odolnost proti hnilobě většina - fluorescence-založené senzory jsou nyní praktické výchozí.
Kacisin fluorescenční senzor rozpuštěného kyslíku je postavena kolem tohoto principu přesně pro tento případ použití, a hodí se přirozeně vedle našeho druhého senzory kvality vody pro stránky s monitorováním multiparametru. Typické specifikace pro tuto třídu přístroje:
Pokud jste nasadili DO monitoring přes několik jezírek, nádrží, nebo léčebných fází a chcete pomoci s dosahem senzorů, výstupem a montáží na konkrétní nastavení, Kontaktujte Kacisin tým - můžeme vám pomoci spec správnou konfiguraci na základě podmínek vody a denní DO houpačky pokryté Část 1 a Část 2 této série.
ČASTO KLADENÉ DOTAZY
Otázka: Jaká je nejpřesnější metoda měření rozpuštěného kyslíku?
A: Titrace Winkleru (jodometrické) je laboratorní referenční metoda, která je v rozmezí 0- 10 mg / l přesná přibližně na 0, 2 mg / l - ale je manuální a nemůže běžet nepřetržitě.
Q: Potřebují membránové rozpuštěné kyslíkové senzory údržbu?
A: Ano. Galvanické a polarografické elektrody potřebují periodickou výměnu membrán a doplňování elektrolytů, jsou citlivé na průtok a vyžadují pravidelnou kalibraci.
Q: Proč jsou fluorescenční rozpuštěné kyslíkové senzory upřednostňovány pro nepřetržité monitorování?
A: Nemají membránu ani elektrolyt, nekonzumují kyslík během měření, nejsou ovlivněny průtokem, odolávají rušivým sirným vlivům a ukazují nízký dlouhodobý posun - což z nich dělá praktickou výchozí hodnotu pro neobsluhovaný monitoring.
Otázka: Jak dlouho potřebuje polarografická DO sonda zahřát?
A: Protože aplikované polarizační napětí potřebuje čas ke stabilizaci, polarizační sondy obvykle potřebují zhruba 15 minut zahřátí, než je možné přesné čtení.
Literatura
- US Geological Survey, Národní příručka pro sběr údajů o kvalitě vody - Kapitola A6.2, Rozpuštěný kyslík (zahrnuje metody měření Winkler, elektrody a luminiscence / fluorescence).
