Прилади для вимірювання кисню у воді

Навіщо виміряти рівень кисню у воді?

Як і наземним тваринам, рибам та іншим водним організмам для життя потрібен кисень. Коли вода проходить повз їхні зябра (або інший дихальний апарат), мікроскопічні бульбашки кисню у воді, які називаються розчиненим киснем (DО), переносяться з води в їхню кров. Як і будь-який інший процес дифузії газу, перенесення є ефективним лише за певних концентрацій. Іншими словами, кисень може бути присутнім у воді, але в занадто низькій концентрації для підтримки водного життя. Кисень також потрібен практично всім водоростям і всім макрофітам, а також для багатьох хімічних реакцій, важливих для функціонування озера.

Кисень утворюється під час фотосинтезу і витрачається під час дихання та розкладання. Оскільки для цього потрібне світло, фотосинтез відбувається лише в денний час. З іншого боку, дихання та розкладання відбуваються 24 години на добу. Лише ця різниця може пояснити значні добові коливання концентрацій DO. Вночі, коли фотосинтез не може компенсувати втрату кисню через дихання та розкладання, концентрація DO може неухильно знижуватися. Цей показник найменший перед світанком, коли фотосинтез відновлюється.

Інші джерела кисню включають повітря та припливні потоки. Концентрації кисню набагато вищі в повітрі, яке містить близько 21 % кисню, ніж у воді, яка становить лише 1 % кисню. Там, де повітря і вода зустрічаються, ця величезна різниця в концентраціях змушує молекули кисню в повітрі розчинятися у воді. Більше кисню розчиняється у воді, коли вітер створює хвилі на поверхні води, оскільки хвилі створюють більшу площу поверхні, може відбуватися більше дифузії. Подібний процес відбувається, коли ви додаєте цукор у чашку кави – цукор розчиняється. Однак він розчиняється швидше, коли ви перемішуєте каву.

Іншим фізичним процесом, який впливає на концентрацію DO, є залежність між температурою води та насиченістю газу. Холодна вода може утримувати більше будь-якого газу, в даному випадку кисню, ніж тепліша вода. Тепліша вода легше «насичується» киснем. Коли вода стає теплішою, вона може утримувати все менше DO. Отже, протягом літніх місяців у теплішій верхній частині озера загальна кількість кисню може бути обмежена температурою. Якщо вода стає занадто теплою, навіть якщо вона насичена на 100 %, рівень O2 може бути неоптимальним для багатьох видів риб.

Середина літа, коли в озері розвивається сильна термічна стратифікація (поділ на шари), може бути дуже важким часом для риби. Вода біля поверхні озера занадто тепла для них, а вода біля дна має занадто мало кисню. Аноксія (кисневе голодування) змушує риб проводити більше часу вище у товщі води, де тепліша вода для них не є оптимальною. Це також може піддати їх більшому хижацтву, особливо коли вони молодші та менші.

Евтрофікація (збільшення у водоймі біогенних елементів, що може спричинити знищення продуктивності) посилює цей стан, додаючи до системи органічні речовини, що прискорює швидкість виснаження кисню біля дна. Міський та інші форми стоку також можуть дуже раптово та різко посилити цю проблему, спричинивши загибель риби після того, як надлишки ґрунту та вуглеводнів з доріг змиваються внаслідок сильних злив. Умови можуть стати особливо серйозними під час тривалої спекотної безвітряної погоди, що призведе до загибелі багатьох риб. Можливо, ви чули про літню загибель риби в місцевих озерах, яка, ймовірно, є результатом цієї проблеми.

В озерах загибель риби влітку найлегше може статися в періоди з високими температурами, слабким вітром і високою хмарністю. Хмари зменшують денний фотосинтез завдяки виробленню кисню, а отже, і DO в змішаному шарі.

Те саме основне явище може відбуватися взимку (загибель взимку), коли льодовий покрив усуває повторну аерацію з атмосфери, а сніговий покрив може обмежувати фотосинтез водоростей і макрофітів під льодом. На багатьох озерах проводять механічну повторну аерацію або вводять повітря, кисень або навіть рідкий кисень, щоб запобігти загибелі риби та інших організмів.

Концентрація розчиненого кисню може різко змінюватися з глибиною озера. Вироблення кисню відбувається у верхній частині озера, де сонячне світло запускає механізми фотосинтезу. Споживання кисню найбільше біля дна озера, де затонула органічна речовина накопичується та розкладається. У глибших озерах ця різниця може бути драматичною – багато кисню біля верхівки, але практично немає біля дна. Якщо озеро неглибоке і легко перемішується вітром, концентрація DO може бути досить постійною по всій товщі води, поки вітряно. У спокійному стані може спостерігатися виражене зниження з глибиною.

Сезонні зміни також впливають на концентрацію розчиненого кисню. Високі температури влітку прискорюють швидкість фотосинтезу та розкладання. Коли всі рослини гинуть наприкінці вегетаційного періоду, їх розкладання призводить до значного споживання кисню. Інші сезонні події, такі як зміни рівнів води в озері, об’єму припливів і відтоків, а також наявність льодового покриву, також спричиняють природні коливання концентрацій DO.

У міру того, як забруднення вносить органічні речовини, які потребують кисню (наприклад, стічні води, скошені газони, ґрунти від ерозії берегів річок і озер, а також сільськогосподарські стоки) або поживні речовини, які стимулюють ріст органічної речовини, забруднення спричиняє зниження середніх концентрацій DO. Якщо органічна речовина утворюється в озері, наприклад, у результаті росту водоростей, під час росту утворюється принаймні деяка кількість кисню, щоб компенсувати можливу втрату кисню під час розкладання. Однак в озерах, куди велика частина органічної речовини надходить із-за меж озера, виробництво кисню та споживання кисню не збалансовані, і низький рівень DO може стати ще більшою проблемою.

Розвиток аноксії в озерах найбільш виражений влітку і під льодом взимку, коли водна маса відрізана від атмосфери. Окрім прямого впливу на аеробні організми, аноксія може призвести до посиленого вивільнення фосфору з опадів, що може підживлювати цвітіння водоростей при змішуванні у верхній освітленій сонцем зоні. Це також призводить до накопичення хімічно відновлених сполук, таких як амоній і сірководень, які можуть бути токсичними для організмів, що живуть на дні. У крайніх випадках, раптове змішування сірководню у верхньому шарі води може спричинити загибель риби.

Концентрації розчиненого кисню найчастіше виражаються в одиницях міліграмів газу на літр води – мг/л. (Одиниця мг/л еквівалентна часткам на мільйон = ppm). DO – % насичення.

Насичення киснем розраховується як відсоток концентрації розчиненого O2 відносно концентрації повного насичення при температурі глибини вимірювання. Нагадаємо, що зі збільшенням температури концентрація при 100 % насичення зменшується. Висота озера, барометричний тиск і солоність води також впливають на це значення насичення, але в меншій мірі. У більшості озер вплив розчинених речовин (солоність) незначний, але ефект підйому через зниження парціального тиску кисню в атмосфері, коли ви піднімаєтесь (згадайте, з якими труднощами дихання стикаються альпіністи на Еверест) становить приблизно 4 % на 300 метрів (1000 футів). Концентрація DO для 100 % насиченої повітрям води на рівні моря становить 8,26 мг O2/л при 25 °C (77 °F) і зростає до 14,6 мг O2/л при 0 °C.

Як визначити рівень кисню у воді?

Тестування розчиненого кисню (DO) у воді вимірюється за допомогою хімічного аналізу, такого як титриметричний метод, електроаналітичного (з використанням гальванічних і полярографічних зондів), оптичного методу визначення розчиненого кисню та колориметричних методів. Однак сучасні методи в основному використовують електрохімічні або оптичні сенсорні методи.

Кисень важливий не тільки в повітрі, яким ми дихаємо, але також є важливим елементом у таких рідинах, як вода, тому важливо перевіряти розчинений кисень (DО).

DO – це визначення кількості вільних молекул кисню у воді. Вимірювання рівня DO є важливим показником у таких галузях, як системи якості підготовки води та водні екосистеми, оскільки кисень є важливим хімічним елементом для більшості форм життя.

DO вимірюється за допомогою вимірювача розчиненого кисню. Найкращий час для вимірювання DO у воді – це один і той самий час щодня, оскільки концентрації можуть коливатися протягом дня. Розчинений кисень зазвичай вимірюється в міліграмах на літр (мг/л) або відсотках насичення (% нас.), але іноді його можна виміряти в частках на мільйон (ppm), що дозволяє порівнювати вимірювання між собою, які мають різні значення солоності та температури.

Ми можемо перевірити DO у воді такими методами: титриметричним, електроаналітичним (гальванічні та полярографічні зонди), оптичним методом визначення розчиненого кисню та колориметричним.

Титриметричний метод. Для титрування використовується одна рідина, концентрація якої вже визначена (титрант), щоб визначити концентрацію іншої (вашого зразка). Йодемтрийне титрування використовує йод як індикатор. Індикатор йоду або з'явиться, або зникне в кінці титрування. Титрування для визначення DO у воді відоме як «метод Вінклера». Метод Вінклера дає вам «одноразове вимірювання» досліджуваного зразка.

При використанні методу Вінклера зразки води збираються, фіксуються та титруються в польових або лабораторних умовах. Оскільки атмосферний контакт і перемішування можуть змінити рівень DO, ви повинні негайно зафіксувати зразок реагентами. У методах титрування використовується спеціальна пляшка (пляшка БПК), яка закривається, не затримуючи повітря всередині. Зазвичай усі реагенти постачаються попередньо відміряними, щоб полегшити та підвищити точність тестування DO у воді. Щоб отримати точні показники DO, переконайтеся, що розчин титранту пропорційний зразку, який ви тестуєте.

Метод Вінклера все ще широко використовується для перевірки DO у воді, однак існують певні занепокоєння щодо неточностей, можливих забруднювачів зразків і людської помилки. Ось чому нові технології створили простіші та точніші способи тестування DO у воді.

Електроаналітичний (гальванічний і полярографічний зонди) метод. Якщо ви тестуєте в лабораторії чи в польових умовах, це, ймовірно, найпростіший спосіб перевірити DO у воді. Електроаналітичні або електрохімічні датчики розчиненого кисню також відомі як амперометричні датчики або датчики типу Кларка.

Електроаналітичні датчики бувають двох типів: гальванічні та полярографічні. Зонди запускають окислювально-відновні реакції, забезпечуючи безперервні та живі вимірювання. Оскільки обидва зонди мають прикладену напругу, вони потребують «часу розігріву» перед використанням, щоб поляризувати електроди перед вимірюванням DO у воді.

• Гальванічні зонди/датчики. Це мембранні зонди, які мають дві частини, які виробляють напругу, діючи як батарея (метали мають різні електродні потенціали). Тонка напівпроникна мембрана всередині кришки електрода пропускає гази та блокує будь-що інше. Коли кисень дифундує через мембрану, він розчиняється в ковпачку зонда, який містить буферний електроліт. Це дозволяє кисню реагувати з катодом (зазвичай срібним) в електроді, отримуючи електрон. Електрон, що передається молекулі кисню, надходить від анода (зазвичай цинкового або свинцевого) в електроді, створюючи напругу між анодом і катодом в зонді. Саме тоді, коли утворюється цей струм, лічильник може перетворити показання, зняті з датчика, у значення концентрації DO. Через самополяризацію цим датчикам не потрібен час прогріву.
• Полярографічні зонди/сенсори. Вони працюють дещо інакше, ніж гальванічні зонди, але полярографічні зонди також містять тонку напівпроникну мембрану, яка пропускає кисень у небуферний електроліт. Однак замість того, щоб діяти як батарея, напруга прикладається між срібним анодом і золотим катодом у зонді. Напруга діє як каталізатор кисневої реакції. Коли кисень потрапляє на катод, додається електрон, створюючи струм, що визначає концентрацію DO. Полярографічні зонди можна далі розділити на стаціонарні та швидкоімпульсні датчики. Датчики стаціонарного режиму дозволяють вимірювати DO у воді без необхідності перемішувати зразок. При використанні датчика швидких імпульсів також немає необхідності перемішувати зразок, але він містить третій срібний електрод, оскільки ці датчики вмикаються та вимикаються кожні кілька секунд, щоб дозволити DO відновлюватися на поверхні катода, коли він досягає мембрани. Обидва все ще використовують катод і анод і вимірюють DO, створюючи постійну напругу для поляризації електронів.

Оптичний метод розчиненого кисню. У цьому методі також використовується зонд із напівпроникною мембраною для перевірки DO у воді, але зонд і вимірювальний прилад відстежують люмінесценцію замість моніторингу реакції. Іноді ці вимірювачі DO називають флуоресцентними датчиками. Однак це технічно неправильно, оскільки зонди випромінюють синє світло, а не УФ (ультрафіолетове) світло.

Зонд випромінює синє світло, яке збуджує (електрони отримують енергію) світлочутливий матеріал усередині кришки зонда. Коли він розслаблюється (досягає свого нормального енергетичного стану), він випромінює червоне світло, яке вимірюється, коли воно потрапляє на датчик світла всередині зонда, червоне світло відбивається барвником. Якщо DO присутній у воді, він пригнічує червоне світло, оскільки довжини хвиль обмежені/змінені. Частота, інтенсивність і згасання червоного світла залежать від кількості DO у воді. Хоча оптичні зонди розчиненого кисню забезпечують безперервне вимірювання DO, на них може впливати вологість.

Колориметричний метод. Цей метод вимірює колір і доступний у двох варіаціях: метод індигокарміну та метод родазину D. Додаються хімічні реагенти, які реагують з DO у зразку, щоб відобразити певний колір. Використовувані хімічні реактиви подібні до сучасного методу Вінклера. Наскільки інтенсивний колір, пропорційний кількості DO у зразку.

Індигокармін використовується для вимірювання концентрації DO від 0,2 до 15 ppm, тоді як родазин D використовується для вимірювання значно нижчих концентрацій DO (ppb).

Індигокармін створює синій колір, інтенсивність якого пропорційна концентрації DO. Якщо ви використовуєте цей метод, тримайте реагенти подалі від яскравого освітлення, оскільки це може погіршити індигокармін. На цей метод не впливають солоність, температура або розчинені гази, але тривалентне залізо, нітрат і сульфат натрію можуть. Результати отримують від 30 секунд (тести низького діапазону) до 2 хвилин (тести високого діапазону).

Реагенти родазину D реагують з DO, утворюючи рожевий або малиновий розчин. Окислювачі (хлор, двовалентна мідь і двовалентне залізо) можуть впливати на результати, створюючи вищі показники DO, однак на цей метод не впливає солоність або сульфіди, які зазвичай присутні у зразках води. Оскільки цей метод залежить від часу, переконайтеся, що ви проаналізували зразок води протягом 30 секунд після додавання реагенту. Для вимірювання DO у воді за допомогою колориметричного методу можна використовувати або спектрофотометр, колориметр, або простий компаратор.

Чому важливо перевіряти вміст розчиненого кисню (DО) у воді?

Випробування DO у воді залежить від галузі. Наприклад, вам може знадобитися перевірити DO під час варіння пива або виміряти розчинений кисень у стічних водах.

Розчинений кисень є важливим параметром у моніторингу якості води та ключовим індикатором здорових водних екосистем. Низький рівень DO у воді є проблематичним для більшості водних організмів, часто створюючи мертві зони, де водне життя гине.

Під час очищення стічних вод тестування рівня DO у воді допомагає нам зрозуміти біорозкладану органічну речовину та біологічну потребу в кисні (БПК). Обидва ці тести вказують на загальну якість води.

Крім того, занадто багато кисню у воді також може бути шкідливим, це відоме як перенасичений кисень. DO у воді походить з атмосфери та фотосинтезу, на який можуть впливати температура, солоність, тиск і вологість, тому вам потрібно враховувати це під час тестування DO.

• Температура є одним із найбільших, якщо не найбільш поширених факторів, які безпосередньо впливають на DO у воді. Холодніша вода містить більше кисню, ніж тепліша, оскільки рух частинок зменшується. У міру того, як частинки стають активнішими та більше підстрибують, вони стикаються та розривають зв’язки, які їх утримують разом. Отже, чим нижчий DO, тим вища температура, і, навпаки, концентрація DO зростає зі зниженням температури.
• Солоність також може впливати на кількість DO у воді. Прісна вода містить більше кисню, ніж солона через заряд, який несе молекула солі. Молекули солі притягуються до молекул води і легко розчиняються у воді. Якщо сіль присутня, кисень не може притягуватися до молекул води, тому, коли рівень солоності розчину зростає, DO зменшується.
• Атмосферний тиск. Коли ми говоримо про тиск і DO, ми маємо на увазі атмосферний тиск. Зі зниженням атмосферного тиску, парціальний тиск кисню також зменшується, отже, концентрація DO зростає. Отже, зі збільшенням висоти або атмосферного тиску кількість молекул DO, поглинених водою, зменшується, оскільки тиск зменшується, що змушує кисень дифундувати у воді, збільшуючи парціальний тиск кисню.
• Вологість. Водяна пара або вологість є ще одним фактором, про який часто не замислюються, але він має серйозні наслідки для концентрації DO, а також може впливати на калібрування деяких вимірювачів DO. Коли рівень вологості підвищується, парціальний тиск кисню збільшується, що також підвищує рівень DO.

Які прилади використовують для виміру рівня кисню у воді?

Річки та озера отримують кисень з атмосфери та рослин у результаті фотосинтезу. Проточна вода через збовтування розчиняє більше кисню, ніж стояча вода, наприклад у водосховищі за дамбою. Під час дихання водних тварин, розкладання та різноманітних хімічних реакцій споживається кисень.

Стічні води з очисних споруд часто містять органічні речовини, які розкладаються мікроорганізмами, які використовують у процесі кисень. Кількість кисню, яка споживається цими організмами для розщеплення відходів, відома як біохімічна потреба в кисні або БПК. Інші джерела відходів, що споживають кисень включають зливовий стік із сільськогосподарських угідь або міських вулиць, кормових майданчиків та несправних септичних систем.

Кисень вимірюється в його розчиненій формі як розчинений кисень (DO). Якщо споживається більше кисню, ніж виробляється, рівень розчиненого кисню знижується, і деякі чутливі тварини можуть ослабнути або загинути.

Рівні DO коливаються сезонно та протягом 24 годин. Вони змінюються залежно від температури води та висоти. Холодна вода утримує більше кисню, ніж тепла, а вода утримує менше кисню на великих висотах. Теплові розряди, такі як вода, яка використовується для охолодження обладнання на виробничому підприємстві чи електростанції, підвищують температуру води та знижують вміст кисню. Водні тварини найбільш вразливі до зниження рівня DO рано вранці в спекотні літні дні, коли потік низький, температура води висока, а водні рослини не виробляють кисень із заходу сонця.

На відміну від озер, де рівень DO, швидше за все, змінюється вертикально в товщі води, DO в річках і струмках змінюється більш горизонтально вздовж водного шляху. Це особливо актуально для невеликих, мілководних струмків. У великих і глибоких річках може відбуватися деяка вертикальна стратифікація розчиненого кисню. Рівні DO в зонах перепадів, водоспадах або водозливах гребель і під ними зазвичай вищі, ніж у басейнах і повільно рухомих ділянках. Якщо ви хочете виміряти вплив греблі, було б важливо відібрати пробу на DO за дамбою, безпосередньо під водозливом і вище за течією від греблі. Оскільки рівень DO має вирішальне значення для риби, хорошим місцем для проби є басейни, які зазвичай люблять риби, або місця нересту, які вони використовують.

Погодинний часовий профіль рівнів DO на місці відбору проб є цінним набором даних, оскільки він показує зміну рівнів DO від найнижчої точки безпосередньо перед сходом сонця до найвищої точки десь опівдні. Однак це може бути непрактичним для програми моніторингу. Важливо зазначити час відбору зразків DO, щоб допомогти визначити, коли в денному циклі були зібрані дані.

DO вимірюється або в міліграмах на літр (мг/л), або у «відсотках насичення». Міліграми на літр – це кількість кисню в літрі води. Відсоток насичення – це кількість кисню в літрі води відносно загальної кількості кисню, яку вода може утримувати при цій температурі. Розчинений кисень вимірюється в основному за допомогою певного варіанту методу Вінклера або за допомогою вимірювача та зонда.

Метод Вінклера передбачає повне заповнення спеціальної пляшки БПК зі зразком водою (повітря не залишається). Розчинений кисень потім «фіксується» за допомогою серії реагентів, які утворюють кислотну сполуку, яку титрують. Титрування передбачає додавання по краплях реагенту, який нейтралізує кислотну сполуку і викликає зміну кольору розчину. Точка, в якій змінюється колір, є «кінцевою точкою» і еквівалентна кількості кисню, розчиненого в зразку. Зразок зазвичай фіксують і титрують у польових умовах на місці взяття зразка. Проте можна підготувати зразок у польових умовах і доставити його в лабораторію для титрування.

Польові набори розчиненого кисню, що використовують метод Вінклера, відносно недорогі. Замінні реагенти недорогі, і ви можете купити їх уже відміряними для кожного тесту в пластикових ємностях. Основним чинником вартості наборів є метод титрування, в якому використовується очна піпетка, титратор шприцевого типу або цифровий титратор. Титрування за допомогою очної піпетки та титратора шприцевого типу є менш точним, ніж цифрове титрування, оскільки більша крапля титранту може пройти через отвір крапельниці, а на мікромасштабі розмір краплі (і, отже, об’єм титранта) може змінюватися від краплі до падіння. Цифровий титратор забезпечує набагато більшу точність і рівномірність кількості титранта, який пропускає.

Оксиметри. Вимірювач розчиненого кисню – це електронний пристрій, який перетворює сигнали від зонда, розміщеного у воді, в одиниці вимірювання DO в міліграмах на літр. Більшість пристроїв і зондів також вимірюють температуру. Зонд заповнений сольовим розчином і має селективно проникну мембрану, яка дозволяє DO переходити з потоку води в сольовий розчин. Розчинений кисень, який дифундував у сольовий розчин, змінює електричний потенціал сольового розчину, і ця зміна надсилається електричним кабелем до вимірювача, який перетворює сигнал у міліграми на літр за шкалою, яку може прочитати користувач.

Оксиметри є дорожчими порівняно з польовими наборами, які використовують метод титрування. Перевага застосування вимірювача/зонда полягає в тому, що ви можете швидко виміряти DO та температуру в будь-якій точці потоку, до якої можна дістатися за допомогою зонда. Ви також можете вимірювати рівні DO в певний момент на постійній основі. Результати зчитуються безпосередньо як міліграми на літр, на відміну від методів титрування, у яких кінцевий результат титрування, можливо, доведеться перетворити за допомогою рівняння в міліграми на літр.

Оксиметри складаються з датчика DO, підключеного до вимірювача/аналізатора, і за своєю конструкцією подібні до pH-метрів. Зонд складається з двох електродів, підвішених у розчині електроліту хлориду калію (KCl), кожен із яких закритий склом та/або напівпроникною мембраною. Електроди під’єднані до вимірювача, який забезпечує невеликий постійний струм до електродів через проводку. Коли датчик занурюється в рідину, кисень із рідини перетинає мембрану та реагує з катодом, викликаючи зміну струму, яка перетворюється на вихідний сигнал у мілівольтах і, нарешті, відображається на дисплеї пристрою.

Подібно до приладів pH, вимірювачі розчиненого кисню зазвичай вимірюють більше, ніж DO. Багатофункціональні вимірювачі також можуть вимірювати рН, окисно-відновний потенціал (ОВП), температуру, провідність та інші параметри якості рідини.

Методи очищення та обслуговування зонда розчиненого кисню також подібні до методів обслуговування зонда pH. Забезпечення належного рівня розчину електроліту, усунення витоку мембрани та регулярне калібрування є ключовими факторами для підтримки точних результатів вимірювання.

Оскільки рівні розчиненого кисню швидко змінюються, коли вода видаляється з джерела, оксиметри зазвичай є портативними пристроями, придатними для повторних польових вимірювань.

Лабораторне дослідження розчиненого кисню. Якщо ви використовуєте вимірювач і зонд, ви можете проводити тестування як в лабораторних умовах так і в польових. Рівень розчиненого кисню в пляшці зі зразком швидко змінюється через розкладання органічного матеріалу мікроорганізмами або вироблення кисню водоростями та іншими рослинами у зразку. Це знизить ваш показник DO. Якщо ви використовуєте варіант методу Вінклера, можна зробити забір зразка у польових умовах, а потім доставити його в лабораторію для титрування. Це може бути кращим, якщо ви відбираєте зразки за несприятливих умов. Також трохи легше титрувати зразки в лабораторії, і можливий кращий контроль якості, оскільки одна й та сама особа може виконувати всі титрування.

Принцип роботи оксиметрів

Розчинений кисень (DО) надходить із двох основних джерел: атмосфери (молекулярний кисень) і фотосинтезу, де він є побічним продуктом. Більшості водних організмів потрібен DO для виживання, і він важливий для хімічних процесів у водному середовищі.

Залежно від галузі, в якій ви працюєте, залежатиме навіщо ви тестуєте DO і який зонд DO вам найкраще підійде.

Хоча існує багато способів перевірити рівень DО, якщо ви тестуєте в лабораторії чи в польових умовах, найпростішим способом перевірити DО у воді є використання оксиметра з електроаналітичним або електрохімічним датчиком/зондом розчиненого кисню, також відомого як амперометричний датчик або датчик Кларка.

Більшість людей знайомі з титриметричним методом вимірювання DO у воді. Під час титрування використовується одна рідина, концентрація якої вже визначена (титрант), щоб визначити концентрацію іншої рідини (вашого зразка), однак завдяки розвитку технологій прецизійне обладнання, таке як оксиметр та зонд DO, забезпечує високу точність вимірювання DO під час основної лабораторної роботи з моніторингу якості води.

Електрохімічний датчик розчиненого кисню запускає окислювально-відновні реакції, забезпечуючи безперервні та живі вимірювання. Оскільки вони мають прикладену напругу, більшість зондів DO потребують «часу розігріву» перед використанням, який поляризує електроди перед вимірюванням DO у воді.

Коли зонд DO під’єднано до вимірювача, датчик електрода занурюють у досліджуваний розчин. Коли зонд DO підключено до оксиметра, напруга може подаватись на електроди всередині. Молекули кисню (O2) досягають мембрани, досягаючи електродів через проникну/напівпроникну мембрану шляхом дифузії. Між електродами (катодом і анодом) протікає невеликий електричний струм. Сила струму, що протікає між електродами, пропорційна концентрації O2 у розчині. Кількість DO в розчині вимірюється шляхом вимірювання струму за допомогою каліброваного вимірювача.

Проте датчики розчиненого кисню мають недолік під час вимірювання DO. Він споживає кількість O2 з розчину, що дорівнює дифузії в датчику. Отже, кількість O2 біля зонда DO зменшується, отже, щоб отримати точне вимірювання при використанні зонда, зонд DO потрібно перемішувати в розчині.

Гальванічні зонди/сенсори DO виробляють напругу, коли O2 дифундує через мембрану зонда. Тонка напівпроникна мембрана пропускає O2, блокуючи будь-що інше. Коли O2 проходить через мембрану та електролітичний розчин до електродів, він розчиняється всередині ковпачка зонда, який містить буферний електроліт, який дозволяє O2 реагувати з катодом (платиновим електродом), таким чином отримуючи електрон. Саме цей електрон, який передається молекулі O2, створює напругу між анодом (електрод із хлориду срібла) і катодом всередині зонда DO. Після того, як зонд DO виявить струм, підключений вимірювальний прилад може перетворити показання в концентрацію DO.

Полярографічні зонди/сенсори DO також містять тонку напівпроникну мембрану, однак напруга прикладається між анодом і катодом зонда DO. Коли O2 досягає катода, до молекули O2 додається електрон, який створює струм. Саме ця напруга керує реакцією O2 і визначає концентрацію DO. Розрізняють гальванічні зонди як для лабораторного, так і промислового вимірювання DO, які можна використовувати в широкому діапазоні застосувань.

Перед використанням будь-якого оксиметра з датчиком обов’язково перевіряйте посібник виробника щодо калібрування.

Вимірюючи DO, важливо брати до уваги фактори, які можуть вплинути на його вимірювання. Серед них:

• Температура
• Солоність
• Атмосферний тиск
• Вологість

Зонди розчиненого кисню працюють шляхом вимірювання кількості кисню, який дифундує через мембрану в датчик. Коли кисень потрапляє всередину датчика, відбувається хімічна реакція відновлення, утворюючи електричний сигнал. Цей сигнал зчитується датчиком DO і відображається на вимірювачі.

Якщо ви хочете дізнатися більше про інші характеристики оксиметрів або про те, які зонди DO ми можемо запропонувати, без вагань зв’яжіться з нашою командою менеджерів інтернет-маркета https://simvolt.ua/.