Растворенный кислород – это количество растворённого в воде кислорода, обычно измеряемое как РК (растворённый кислород), выражаемое в миллиграммах кислорода на литр воды (в мг/л или ppm). Некоторые органические соединения подвергаются биодеградации под действием аэробных бактерий, которые потребляют растворённый в воде кислород, и его запасы не могут быть своевременно восполнены. Анаэробные бактерии в водоёме быстро размножаются, а органические вещества окрашивают водоём в чёрный цвет из-за разложения и появления запаха. Количество растворённого кислорода в воде является показателем способности водоёма к самоочищению. Растворённый кислород в воде потребляется, и для его восстановления до исходного состояния требуется короткое время, что указывает на высокую способность водоёма к самоочищению или на незначительную степень загрязнения. В противном случае это означает, что водоём сильно загрязнён, способность к самоочищению слаба или даже утрачена. Оно тесно связано с парциальным давлением кислорода в воздухе, атмосферным давлением, температурой и качеством воды.
1. Аквакультура: обеспечение потребности в дыхании водных продуктов, мониторинг содержания кислорода в режиме реального времени, автоматическая сигнализация, автоматическая оксигенация и другие функции.
2. Мониторинг качества природных вод: определение степени загрязнения и способности вод к самоочищению, а также предотвращение биологического загрязнения, такого как эвтрофикация водоемов.
3. Очистка сточных вод, контрольные показатели: для контроля эффекта очистки воды используются показатели: анаэробный резервуар, аэробный резервуар, аэротенк и другие.
4. Контроль коррозии металлических материалов в промышленных водопроводах: датчики с диапазоном измерения ppb (мкг/л) обычно используются для контроля трубопроводов с целью достижения нулевого содержания кислорода и предотвращения коррозии. Они часто используются на электростанциях и в котельном оборудовании.
В настоящее время наиболее распространённые на рынке приборы для измерения растворённого кислорода используют два принципа измерения: мембранный и флуоресцентный. В чём же разница между ними?
1. Мембранный метод (также известный как метод полярографии, метод постоянного давления)
Мембранный метод основан на электрохимических принципах. Платиновый катод, серебряный анод и электролит отделены от внешней среды полупроницаемой мембраной. Обычно катод практически непосредственно контактирует с этой пленкой. Кислород диффундирует через мембрану в соотношении, пропорциональном его парциальному давлению. Чем выше парциальное давление кислорода, тем больше кислорода проходит через мембрану. При непрерывном проникновении растворенного кислорода через мембрану и в полость мембраны он восстанавливается на катоде, генерируя ток. Этот ток прямо пропорционален концентрации растворенного кислорода. В измерительной части происходит усиление сигнала для преобразования измеренного тока в единицу концентрации.
2. Флуоресценция
Флуоресцентный зонд оснащён встроенным источником света, который излучает синий свет и освещает флуоресцентный слой. Флуоресцентное вещество после возбуждения излучает красный свет. Поскольку молекулы кислорода могут отбирать энергию (эффект гашения), время и интенсивность возбуждённого красного света зависят от молекул кислорода. Концентрация обратно пропорциональна. Измеряя разность фаз между возбуждённым красным светом и опорным светом и сравнивая её с внутренним калибровочным значением, можно рассчитать концентрацию молекул кислорода. Кислород не потребляется во время измерения, данные стабильны, производительность надежна и отсутствует влияние помех.
Давайте проанализируем это для каждого с точки зрения использования:
1. При использовании полярографических электродов прогревайте их не менее 15–30 минут перед калибровкой или измерением.
2. Из-за потребления кислорода электродом его концентрация на поверхности зонда мгновенно уменьшается, поэтому важно перемешивать раствор во время измерения! Другими словами, поскольку содержание кислорода измеряется путём его потребления, возникает систематическая погрешность.
3. В связи с протеканием электрохимической реакции концентрация электролита постоянно снижается, поэтому необходимо регулярно добавлять электролит для поддержания его концентрации. Для предотвращения образования пузырьков в электролите мембраны необходимо при установке мембранной головки удалить воздух из всех жидкостных камер.
4. После добавления каждого электролита требуется новый цикл калибровки (обычно калибровка нулевой точки в бескислородной воде и калибровка наклона на воздухе), и затем, даже если используется прибор с автоматической температурной компенсацией, она должна быть близка к Лучше калибровать электрод при температуре раствора образца.
5. Во время измерения на поверхности полупроницаемой мембраны не должно быть пузырьков, иначе она будет воспринята как образец, насыщенный кислородом. Не рекомендуется использовать её в аэротенке.
6. По технологическим причинам мембранная головка относительно тонкая, особенно легко прокалывается в некоторых агрессивных средах и имеет короткий срок службы. Она является расходным материалом. При повреждении мембраны её необходимо заменить.
Подводя итог, можно сказать, что при мембранном методе погрешность измерения склонна к отклонениям, период технического обслуживания короткий, а эксплуатация более хлопотная!
А как насчёт метода флуоресценции? В силу физических принципов кислород используется только в качестве катализатора в процессе измерения, поэтому процесс практически не подвержен внешним помехам! Высокоточные, не требующие обслуживания и более качественные датчики практически не требуют обслуживания в течение 1-2 лет после установки. Неужели у метода флуоресценции действительно нет недостатков? Конечно, есть!
Время публикации: 15 декабря 2021 г.