1. Definice online senzorů pro monitorování kvality vody
Online snímač kvality vody je přesné analytické zařízení, které nepřetržitě zjišťuje fyzikální a chemické parametry vodních útvarů v reálném čase. Převádí jemné změny koncentrace látky nebo charakteristické intenzity na standardní, zpracovatelné elektrické signály, což umožňuje nepřetržitý automatický záznam, zobrazování a analýzu dat pro systémy monitorování vodního prostředí.
Jednoduše řečeno, hlavní pracovní mechanismus online senzorů pro monitorování kvality vody spoléhá na dvě klíčové schopnosti:
snímání a
konverzi signálu.
Snímání : Senzory, vybavené vyhrazenými citlivými součástmi, jako jsou iontové elektrody, propustné membrány a optické sondy, spouštějí specifické fyzikální nebo chemické reakce s cílovými látkami ve vzorcích vody, aby zachytily změny kvality vody v reálném čase.
Převod signálu : Jemné změny generované reakcemi (včetně rozdílu potenciálu, proudu, intenzity světla a změn teploty) jsou převedeny na standardizované elektrické výstupní signály, včetně analogových proudových signálů 4–20 mA a digitálních komunikačních signálů.
Jako hlavní přední hardware inteligentních systémů pro monitorování vodního prostředí jsou online senzory pro monitorování kvality vody široce používány
Systém monitorování kvality vody v akvakultuře , online automatické monitorovací stanice, bóje pro monitorování vodního prostředí, mobilní monitorovací plavidla a scénáře monitorování průmyslové vody v reálném čase.
2. Pět konvenčních parametrů měření kvality vody
Pět konvenčních parametrů kvality vody je nejzákladnějšími a směrodatnými ukazateli pro hodnocení základního stavu vodního prostředí, které zahrnují fyzikální, chemické a ekologické charakteristické dimenze vodních útvarů. Všeobecně uznávané základní parametry jsou následující:
Teplota vody : Základní korekční parametr pro téměř všechna měření kvality vody. Přímo ovlivňuje obsah rozpuštěného kyslíku ve vodě, mikrobiální aktivitu a rychlost chemických reakcí ve vodě a slouží jako základní reference pro hodnocení vodního prostředí.
Hodnota pH : Klíčový ukazatel charakterizující kyselost a zásaditost vodních útvarů. Hluboce ovlivňuje přežití a reprodukci vodních organismů, stejně jako migraci, transformaci a obohacení různých znečišťujících látek ve vodě.
Rozpuštěný kyslík (DO) : Vztahuje se ke koncentraci molekulárního kyslíku rozpuštěného ve vodě. Jde o kritický hodnotící index pro posuzování samočisticí schopnosti vodních útvarů a hodnocení zdravotního stavu vodního ekologického prostředí.
Vodivost : Nepřímo odráží celkovou koncentraci rozpuštěných iontů ve vodě, odpovídající salinitě vody a celkovému množství rozpuštěných pevných látek (TDS). Dokáže efektivně charakterizovat stupeň mineralizace a úroveň anorganického znečištění vodních útvarů.
Zákal : Označuje stupeň blokování světla vodních útvarů způsobený suspendovanými sedimenty, řasami, organickými zbytky a jinými částicemi. Je důležitým vizuálním a fyzikálním ukazatelem pro hodnocení čistoty vody a stupně suspendovaného znečištění.
Poznámka : Konfigurace pěti konvenčních parametrů může být mírně upravena pro konkrétní aplikační scénáře. Pro individuální požadavky na monitorování může redoxní potenciál (ORP) nebo salinita nahradit dílčí parametry, přičemž výše uvedených pět indikátorů zůstává nejrozšířenější a průmyslově uznávanou standardní konfigurací.
3. Klasifikace a principy optických snímačů kvality vody
Optické senzory kvality vody realizují detekci parametrů kvality vody na základě charakteristik optické interakce mezi vodními látkami a světlem, včetně absorpce světla, rozptylu, fluorescence a fosforescence. Díky nulové spotřebě reagencií, vysoké rychlosti odezvy a silné schopnosti proti elektromagnetickému rušení se staly běžnými monitorovacími zařízeními ve vysoce přesné detekci vodního prostředí. Hlavní typy a aplikace jsou shrnuty níže:
3.1 Ultrafialové-viditelné (UV-Vis) senzory absorpčního spektra
Pracovní princip : Podle Beer-Lambertova zákona detekuje senzor intenzitu absorpce světla vzorků vody při specifických ultrafialových a viditelných vlnových délkách a kvantitativně vypočítává koncentraci cílových znečišťujících látek prostřednictvím lineárního vztahu mezi absorbancí a koncentrací látky.
Hlavní aplikace : Detekce chemické spotřeby kyslíku (CHSK), dusičnanového dusíku (NO3-N), celkového organického uhlíku (TOC) a charakteristických organických polutantů, jako je řada benzenů ve vodě, v reálném čase.
3.2 Fluorescenční senzory
Pracovní princip : Ozařte vzorky vody excitačním světlem o specifické vlnové délce a zjistěte intenzitu dlouhovlnného emisního světla generovaného excitací fluorescenčních látek ve vodě, aby bylo možné realizovat kvantitativní monitorování cílových látek.
Hlavní aplikace
• Senzory chlorofylu-a: Odhadněte biomasu a hustotu řas pomocí detekce intenzity fluorescence chlorofylu ve vodě, což poskytuje včasné varování před květem řas a eutrofizací vody.
• Senzory CDOM/FDOM: Monitorují koncentraci barevné rozpuštěné organické hmoty (CDOM) a fluorescenční rozpuštěné organické hmoty (FDOM), aplikované na sledování organického znečištění a ekologické hodnocení vody.
• Senzory ropných znečišťujících látek: Využijte jedinečné fluorescenční charakteristiky polycyklických aromatických uhlovodíků v ropných látkách k realizaci online monitorování úniku vody a ropného znečištění.
3.3 Senzory zákalu/rozptýleného světla
Pracovní princip : Zjistěte intenzitu rozptylu světla generovanou suspendovanými částicemi ve vodě. Většinou využívá režimy detekce 90° rozptýleného světla nebo 180° detekce procházejícího světla pro kvantifikaci zákalu vody.
Hlavní aplikace : Přímé a vysoce přesné měření zákalu vody v povrchových vodách, domovních odpadních vodách a průmyslových odpadních vodách v reálném čase.
3.4 Laserové spektrální senzory
Pracovní princip : Přijměte laser jako zdroj světla, který má výhody vysoké monochromatičnosti, vysokého jasu a nízké interference. V kombinaci s Ramanovou spektroskopií a technologií laditelné diodové laserové absorpční spektroskopie dosahuje ultracitlivé detekce stop.
Hlavní aplikace : Detekce stopových množství rozpuštěných plynů (metan, oxid uhličitý, atd.) a mikropolutantů s nízkou koncentrací ve vodě, vhodné pro vysoce kvalitní jemné monitorování vodního prostředí.
4. Klasifikace senzorů kvality iontové vody
Iontové senzory kvality vody jsou profesionální detekční zařízení pro specifické iontové látky ve vodě. Jejich základní technologie je založena na iontově selektivních elektrodách a pokročilých principech elektrochemického snímání. Mohou přesně zachytit aktivitu a koncentraci cílových iontů ve vzorcích vody, vyznačují se jednoduchou strukturou, rychlou odezvou a nízkou cenou a jsou široce používány v konvenčním monitorování iontového indexu kvality vody.
