מבוא של מד חמצן מומס

חמצן מומס מתייחס לכמות החמצן המומס במים, בדרך כלל נרשם כ-DO, מבוטא במיליגרם חמצן לליטר מים (ב-mg/L או ppm). חלק מהתרכובות האורגניות מתפרקות ביולוגית תחת פעולתם של חיידקים אירוביים, אשר צורכים את החמצן המומס במים, והחמצן המומס לא יכול להתחדש בזמן. החיידקים האנאירוביים בגוף המים יתרבו במהירות, והחומר האורגני ישחיר את גוף המים עקב ריח רע. כמות החמצן המומס במים היא אינדיקטור למדידת יכולת הטיהור העצמי של גוף המים. החמצן המומס במים נצרך, ולוקח זמן קצר עד שהוא חוזר למצב ההתחלתי, דבר המצביע על כך שלגוף המים יש יכולת טיהור עצמי חזקה, או שזיהום גוף המים אינו חמור. אחרת, פירוש הדבר שגוף המים מזוהם חמור, יכולת הטיהור העצמי חלשה, או שאפילו יכולת הטיהור העצמי אובדת. זה קשור קשר הדוק ללחץ החלקי של חמצן באוויר, לחץ אטמוספרי, טמפרטורת המים ואיכות המים.

1. חקלאות ימית: כדי להבטיח את דרישת הנשימה של מוצרים ימיים, ניטור בזמן אמת של תכולת חמצן, אזעקה אוטומטית, חמצון אוטומטי ופונקציות אחרות

2. ניטור איכות מים של מים טבעיים: זיהוי דרגת הזיהום ויכולת הטיהור העצמי של מים, ומניעת זיהום ביולוגי כגון האוטרופיקה של גופי מים.

3. טיפול בשפכים, מדדי בקרה: מיכל אנאירובי, מיכל אירובי, מיכל אוורור ומדדים אחרים משמשים לשליטה על אפקט טיפול המים.

4. בקרת קורוזיה של חומרי מתכת בצנרת אספקת מים תעשייתית: בדרך כלל, חיישנים בטווח ppb (µg/L) משמשים לשליטה בצנרת על מנת להשיג אפס חמצן ולמנוע חלודה. הם משמשים לעתים קרובות בתחנות כוח ובציוד דוודים.

כיום, למד החמצן המומס הנפוץ ביותר בשוק שני עקרונות מדידה: שיטת הממברנה ושיטת הפלואורסצנציה. אז מה ההבדל בין השניים?

1. שיטת ממברנה (הידועה גם כשיטת פולרוגרפיה, שיטת לחץ קבוע)
שיטת הממברנה משתמשת בעקרונות אלקטרוכימיים. קרום חדיר למחצה משמש להפרדת הקתודה של הפלטינה, אנודת הכסף והאלקטרוליט מבחוץ. בדרך כלל, הקתודה נמצאת כמעט במגע ישיר עם שכבה זו. חמצן מתפזר דרך הממברנה ביחס פרופורציונלי ללחץ החלקי שלה. ככל שלחץ החלקי של החמצן גדול יותר, כך יותר חמצן יעבור דרך הממברנה. כאשר חמצן מומס חודר ברציפות לממברנה וחודר לחלל, הוא מופחת על הקתודה כדי לייצר זרם. זרם זה הוא ביחס ישר לריכוז החמצן המומס. חלק המונה עובר תהליך הגברה כדי להמיר את הזרם הנמדד ליחידת ריכוז.

2. פלואורסצנציה
לגשוש הפלורסנטי מקור אור מובנה הפולט אור כחול ומאיר את שכבת הפלורסנטיות. החומר הפלורסנטי פולט אור אדום לאחר עירור. מכיוון שמולקולות חמצן יכולות לספוג אנרגיה (אפקט מרווה), הזמן והעוצמה של האור האדום המעורר קשורים למולקולות החמצן. הריכוז הוא ביחס הפוך. על ידי מדידת הפרש הפאזה בין האור האדום המעורר לאור הייחוס, והשוואתו לערך הכיול הפנימי, ניתן לחשב את ריכוז מולקולות החמצן. לא נצרך חמצן במהלך המדידה, הנתונים יציבים, הביצועים אמינים ואין הפרעות.

בואו ננתח את זה עבור כולם מהשימוש:
1. בעת שימוש באלקטרודות פולרוגרפיות, יש לחמם את המכשיר במשך 15-30 דקות לפחות לפני כיול או מדידה.
2. עקב צריכת החמצן על ידי האלקטרודה, ריכוז החמצן על פני השטח של הגשוש יקטן באופן מיידי, לכן חשוב לערבב את התמיסה במהלך המדידה! במילים אחרות, מכיוון שתכולת החמצן נמדדת על ידי צריכת חמצן, ישנה שגיאה שיטתית.
3. עקב התקדמות התגובה האלקטרוכימית, ריכוז האלקטרוליט נצרך כל הזמן, לכן יש צורך להוסיף אלקטרוליט באופן קבוע כדי להבטיח את הריכוז. על מנת להבטיח שאין בועות באלקטרוליט של הממברנה, יש צורך להסיר את כל תאי הנוזל בעת התקנת ראש הממברנה עם אוויר.
4. לאחר כל הוספת אלקטרוליט, נדרש מחזור חדש של פעולת כיול (בדרך כלל כיול נקודת אפס במים נטולי חמצן וכיול שיפוע באוויר), וגם אם משתמשים במכשיר עם פיצוי טמפרטורה אוטומטי, הוא חייב להיות קרוב ל-. עדיף לכייל את האלקטרודה בטמפרטורת תמיסת הדגימה.
5. אין להשאיר בועות על פני הממברנה החדירה למחצה במהלך תהליך המדידה, אחרת הבועות ייקראו כדגימה רוויה בחמצן. לא מומלץ להשתמש במיכל אוורור.
6. מסיבות תהליךיות, ראש הממברנה דק יחסית, קל במיוחד לניקוב בסביבות קורוזיביות מסוימות, ובעל אורך חיים קצר. זהו פריט מתכלה. אם הממברנה פגומה, יש להחליפה.

לסיכום, שיטת הממברנה היא ששגיאת הדיוק נוטה לסטייה, תקופת התחזוקה קצרה והתפעול בעייתי יותר!
מה לגבי שיטת הפלואורסצנציה? בשל העיקרון הפיזיקלי, חמצן משמש רק כזרז במהלך תהליך המדידה, כך שתהליך המדידה למעשה נקי מהפרעות חיצוניות! גלאים מדויקים, ללא תחזוקה ואיכותיים יותר נותרים למעשה ללא השגחה במשך 1-2 שנים לאחר ההתקנה. האם באמת אין לשיטת הפלואורסצנציה חסרונות? בוודאי שיש!