Вызначэнне онлайн датчыкаў кантролю якасці вады

Вызначэнне датчыкаў якасці вады

Датчык якасці вады - гэта аналітычная прылада, здольная выяўляць адну або некалькі пэўных фізічных або хімічных уласцівасцей у вадаёмах і пераўтвараць канцэнтрацыю або інтэнсіўнасць гэтых уласцівасцей у электрычныя сігналы, якія можна запісваць, адлюстроўваць і апрацоўваць.

Кажучы простымі словамі, яго асноўнымі функцыямі з'яўляюцца 'успрыманне' і 'трансфармацыя':

Успрыманне: праз спецыяльныя адчувальныя элементы (напрыклад, электроды, мембраны, аптычныя зонды) адбываюцца фізічныя або хімічныя рэакцыі з мэтавымі рэчывамі ў пробе вады.

Пераўтварэнне: Пераўтварыце змены, выкліканыя рэакцыяй (напрыклад, патэнцыял, ток, інтэнсіўнасць святла і змены тэмпературы), у стандартызаваныя электрычныя сігналы (напрыклад, ток 4-20 мА, лічбавыя сігналы).

Датчыкі якасці вады з'яўляюцца асноўнымі прыладамі для пабудовы сучасных сістэм маніторынгу якасці вады, такіх як аўтаматычныя онлайн-станцыі маніторынгу, буі і мабільныя маніторынгавыя суда.

2. Якія 5 умоўных параметраў вымяраюцца?

Пяць умоўных параметраў якасці вады з'яўляюцца найбольш фундаментальнымі і асноўнымі паказчыкамі для ацэнкі асноўнага стану якасці вады. Звычайна яны ўключаюць:

Тэмпература: яна ўплывае на раствораны ў вадзе кісларод, актыўнасць мікраарганізмаў і хуткасць хімічных рэакцый і з'яўляецца фундаментальным параметрам, які патрабуе карэкцыі практычна ва ўсіх вымярэннях.

Значэнне pH: характарызуе кіслотнасць або шчолачнасць вадаёмаў і аказвае вырашальны ўплыў на выжыванне водных арганізмаў, а таксама на міграцыю і трансфармацыю забруджвальных рэчываў.

Раствораны кісларод: адносіцца да канцэнтрацыі малекулярнага кіслароду, растворанага ў вадзе, і з'яўляецца ключавым паказчыкам для вымярэння здольнасці да самаачышчэння вадаёмаў і ацэнкі стану выжывання водных арганізмаў.

Праводнасць: яна ўскосна характарызуе агульную канцэнтрацыю раствораных іёнаў у вадзе (г.зн. салёнасць або агульную колькасць раствораных цвёрдых рэчываў TDS) і можа выкарыстоўвацца для вызначэння ступені мінералізацыі або забруджвання вадаёмаў.

Мутнасць: паказвае ступень, у якой вадаёмы перашкаджаюць праходжанню святла, выкліканую ўзважанымі часціцамі ў вадзе (напрыклад, асадкам, водарасцямі і арганічнымі рэчывамі), і з'яўляецца важным паказчыкам сэнсарных уласцівасцей і чысціні.

Заўвага: у пэўных канкрэтных выпадках 'пяць параметраў' могуць нязначна адрознівацца. Напрыклад, часам могуць быць уключаны 'REDOX-патэнцыял' або 'салёнасць', але гэтыя пяць з'яўляюцца найбольш распаўсюджанымі і прызнанымі азначэннямі.

3. Якія тыпы аптычных датчыкаў уключаны?

Аптычныя датчыкі вымяраюць на аснове прынцыпаў узаемадзеяння паміж рэчывамі і святлом (такіх як паглынанне, рассейванне, флуарэсцэнцыя, фасфарэсцэнцыя і г.д.). Звычайна яны маюць такія перавагі, як адсутнасць неабходнасці ў рэагентах, хуткае рэагаванне і меншая адчувальнасць да электрамагнітных перашкод.

Да асноўных відах адносяцца:

Датчык спектру паглынання ультрафіялетавага бачнага святла

Прынцып: вымерайце ступень паглынання ўзораў вады ўльтрафіялетавага ці бачнага святла пэўных даўжынь хваль і разлічыце канцэнтрацыю забруджвальных рэчываў на падставе закона Бэра-Ламберта.

Прымяненне: вымярэнне COD (хімічная патрэба ў кіслародзе), NO3-N (нітратны азот), TOC (агульны арганічны вуглярод), спецыфічныя арганічныя рэчывы (напрыклад, рэчывы серыі бензолу) і г.д.

Флуарэсцэнтны датчык

Прынцып: Святло пэўнай даўжыні хвалі (святло ўзбуджэння) асвятляецца на пробу вады, і вымяраецца інтэнсіўнасць святла з большай даўжынёй хвалі (святло выпраменьвання), якое выпраменьваецца рэчывам пасля яго ўзбуджэння.

Ужыванне

Датчык хларафіла a: шляхам вымярэння інтэнсіўнасці флуарэсцэнцыі хларафіла ў водарасцях ён ацэньвае канцэнтрацыю водарасцяў і з'яўляецца важным інструментам для ранняга папярэджання аб красаванні водарасцяў.

Датчыкі CDOM/FDOM: вымяраюць канцэнтрацыю афарбаваных/флуоресцентных раствораных арганічных рэчываў, якія выкарыстоўваюцца для адсочвання арганічнага забруджвання і ацэнкі эўтрафікацыі вады.

Датчыкі нафты: выкарыстоўваючы характарыстыкі флуарэсцэнцыі поліцыклічных араматычных вуглевадародаў у сырой нафце, яны кантралююць забруджванне нафтай.

Датчык мутнасці/рассеянага святла

Прынцып: вымярэнне інтэнсіўнасці рассейвання святла ўзважанымі часціцамі ў вадзе. Звычайна выкарыстоўваюцца дэтэктары з вуглом 90° або 180° (праходнае святло).

Ужыванне: Прамое вымярэнне мутнасці.

Датчык лазернага спектру

Прынцып: выкарыстанне лазера ў якасці крыніцы святла мае такія перавагі, як добрая манахраматычнасць і высокая яркасць, а таксама можа дасягаць надзвычай адчувальных вымярэнняў, такіх як раманаўская спектраскапія і спектраскапія паглынання з наладжвальным дыёдным лазерам.

Ужыванне: ён выкарыстоўваецца для вымярэння раствораных газаў (такіх як метан CH4, вуглякіслы газ CO2) і розных забруджвальных рэчываў.

4. Якія тыпы іённых датчыкаў уключаны?

Іённыя датчыкі ў асноўным выкарыстоўваюцца для вызначэння канцэнтрацыі пэўных іёнаў у вадзе, і іх асновай з'яўляюцца іонаселектыўныя электроды або падобныя тэхналогіі электрахімічнага зандзіравання.

Да асноўных відах адносяцца:

Ионоселективный электрод

Прынцып: у верхняй частцы электрода знаходзіцца спецыяльная іонаселектыўная мембрана, якая рэагуе толькі на мэтавы іён, у выніку чаго ствараецца рознасць патэнцыялаў па абодва бакі мембраны. Велічыня гэтай рознасці патэнцыялаў прама прапарцыйная лагарыфму канцэнтрацыі іёнаў (раўнанне Нернста).

Распаўсюджаныя тыпы

pH электрод: самы класічны ISE, адчувальны да H+.

Аміячны азотны электрод: ён вымярае NH3 у вадзе праз газапранікальную мембрану, а затым пераўтворыць яго ў канцэнтрацыю аміячнага азоту.

Нітратны электрод: вымярае NO3-.

Фтарыдны электрод: вымярае F-.

Цыянідны электрод: вымярае CN-.

Кальцыевыя, каліевыя, натрыевыя, хларыд-іонныя электроды і інш.

Датчык вольт-ампер

Прынцып: шляхам падачы зменнага напружання на працоўны электрод вымяраецца ток, які ствараецца ў выніку рэакцыі REDOX. Пікавы ток звязаны з канцэнтрацыяй іёнаў.

Прымяненне: часта выкарыстоўваецца для вымярэння іёнаў цяжкіх металаў, такіх як свінец Pb⊃2;⁺, кадмій Cd⊃2;⁺, медзь Cu⊃2;⁺, цынк Zn⊃2;⁺ і інш., з надзвычай высокай адчувальнасцю.

Падагульненне і параўнанне

Катэгорыя датчыка	Асноўны прынцып	Перавагі	Тыпавыя паказчыкі вымярэння
Аптычны датчык	Узаемадзеянне святла і рэчыва (паглынанне, рассейванне, флуарэсцэнцыя)	Ён не патрабуе рэагентаў, мае хуткую рэакцыю, можа пастаянна кантралявацца і патрабуе адносна нізкага абслугоўвання	Мутнасць, ГПК, хларафіл а, нітраты, раствораныя арганічныя рэчывы
Іённы датчык	Змены ў электрахімічным патэнцыяле або току (іонаселектыўныя мембраны, рэакцыі REDOX)	Добрая селектыўнасць, прамое вымярэнне і дастасавальна да некалькіх іёнаў	Азот аміяку, нітрат, фтор, цыянід, pH, розныя іёны цяжкіх металаў