1. تعریف سنسورهای نظارت بر کیفیت آب آنلاین
سنسور نظارت بر کیفیت آب آنلاین یک دستگاه تحلیلی دقیق است که به طور مداوم پارامترهای فیزیکی و شیمیایی بدنه های آبی را در زمان واقعی تشخیص می دهد. این تغییرات جزئی در غلظت ماده یا شدت مشخصه را به سیگنال‌های الکتریکی استاندارد و قابل پردازش تبدیل می‌کند و امکان ضبط خودکار، نمایش و تجزیه و تحلیل داده‌ها را برای سیستم‌های نظارت بر محیط‌زیست آب 24/7 فراهم می‌کند.
به عبارت ساده، مکانیسم کار اصلی سنسورهای نظارت بر کیفیت آب آنلاین بر دو قابلیت کلیدی متکی است:
سنجش و
تبدیل سیگنال..
حسگرها : حسگرها مجهز به اجزای حساس اختصاصی مانند الکترودهای یونی، غشاهای نفوذپذیر و پروب‌های نوری هستند و واکنش‌های فیزیکی یا شیمیایی خاصی را با مواد هدف در نمونه‌های آب ایجاد می‌کنند تا تغییرات کیفیت آب را در زمان واقعی ثبت کنند.
تبدیل سیگنال : تغییرات ظریف ایجاد شده توسط واکنش ها (شامل اختلاف پتانسیل، جریان، شدت نور و تغییرات دما) به سیگنال های خروجی الکتریکی استاندارد شده، از جمله سیگنال های جریان آنالوگ 4-20 میلی آمپر و سیگنال های ارتباطی دیجیتال تبدیل می شوند.
به عنوان سخت افزار اصلی سیستم های نظارت بر محیط زیست آب هوشمند، سنسورهای نظارت بر کیفیت آب آنلاین به طور گسترده در
سیستم نظارت بر کیفیت آب آبزی پروری ، ایستگاه های نظارت خودکار آنلاین، شناورهای نظارت بر محیط آب، کشتی های نظارت سیار، و سناریوهای نظارت بر زمان واقعی آب صنعتی.
2. پنج پارامتر اندازه گیری کیفیت آب معمولی
پنج پارامتر معمولی کیفیت آب، اساسی‌ترین و معتبرترین شاخص‌ها برای ارزیابی وضعیت پایه محیط‌های آبی هستند که ابعاد فیزیکی، شیمیایی و اکولوژیکی بدنه‌های آبی را پوشش می‌دهند. پارامترهای اصلی شناخته شده جهانی به شرح زیر است:
دمای آب : یک پارامتر اصلاحی اساسی برای تقریباً تمام اندازه‌گیری‌های کیفیت آب. این به طور مستقیم بر محتوای اکسیژن محلول در آب، فعالیت میکروبی و سرعت واکنش های شیمیایی آب تأثیر می گذارد و به عنوان یک مرجع اساسی برای ارزیابی محیط زیست آب عمل می کند.
مقدار pH : یک شاخص کلیدی که اسیدیته و قلیایی بودن آب را مشخص می کند. این به شدت بر بقا و تولید مثل موجودات آبزی و همچنین مهاجرت، تبدیل و غنی‌سازی آلاینده‌های مختلف در آب تأثیر می‌گذارد.
اکسیژن محلول (DO) : به غلظت اکسیژن مولکولی محلول در آب اشاره دارد. این یک شاخص ارزیابی حیاتی برای قضاوت در مورد ظرفیت خودپالایی بدنه‌های آبی و ارزیابی وضعیت سلامت محیط‌های اکولوژیکی آبی است.
رسانایی : به طور غیر مستقیم غلظت کل یون های محلول در آب را منعکس می کند که مربوط به شوری آب و کل جامدات محلول (TDS) است. این می تواند به طور موثر درجه کانی سازی و سطح آلودگی معدنی بدنه های آبی را مشخص کند.
کدورت : نشان دهنده درجه انسداد نور توده های آبی ناشی از رسوبات معلق، جلبک ها، زباله های آلی و سایر ذرات معلق است. این یک شاخص دیداری و فیزیکی مهم برای ارزیابی پاکی آب و درجه آلودگی معلق است.
توجه : پیکربندی پنج پارامتر معمولی ممکن است کمی برای سناریوهای کاربردی خاص تنظیم شود. برای نیازهای پایش فردی، پتانسیل ردوکس (ORP) یا شوری ممکن است جایگزین پارامترهای جزئی شود، در حالی که پنج شاخص بالا به طور گسترده‌ای پذیرفته شده‌ترین و شناخته‌شده‌ترین پیکربندی استاندارد باقی می‌مانند.
3. طبقه بندی و اصول سنسورهای کیفیت آب نوری
سنسورهای کیفیت آب نوری تشخیص پارامتر کیفیت آب را بر اساس ویژگی‌های برهمکنش نوری بین مواد آب و نور، از جمله جذب نور، پراکندگی، فلورسانس و فسفرسانس انجام می‌دهند. بدون مصرف معرف، سرعت پاسخ سریع و قابلیت تداخل قوی ضد الکترومغناطیسی، آنها به دستگاه های نظارتی اصلی در تشخیص محیط آب با دقت بالا تبدیل شده اند. انواع و کاربردهای اصلی در زیر خلاصه شده است:
3.1 حسگرهای طیف جذب ماوراء بنفش مرئی (UV-Vis)
اصل کار : طبق قانون بیر-لامبرت، سنسور شدت جذب نور نمونه‌های آب را در طول موج‌های خاص فرابنفش و مرئی تشخیص می‌دهد و غلظت آلاینده‌های هدف را از طریق رابطه خطی بین جذب و غلظت ماده به صورت کمی محاسبه می‌کند.
کاربردهای اصلی : تشخیص بی‌درنگ نیاز به اکسیژن شیمیایی (COD)، نیتروژن نیترات (NO3-N)، کربن آلی کل (TOC) و آلاینده‌های آلی مشخص مانند سری بنزن در آب.
3.2 سنسورهای فلورسانس
اصل کار : تابش نمونه های آب با نور تحریک طول موج خاص، و تشخیص شدت نور تابشی طول موج بلند تولید شده توسط تحریک مواد فلورسنت در آب، به طوری که نظارت کمی بر مواد هدف انجام شود.
برنامه های کاربردی اصلی
• سنسورهای کلروفیل-a: زیست توده و چگالی جلبک را با تشخیص شدت فلورسانس کلروفیل در آب تخمین می زنند، که هشدار اولیه برای شکوفایی جلبک ها و اتروفیکاسیون آب ارائه می دهد.
• حسگرهای CDOM/FDOM: غلظت مواد آلی محلول رنگی (CDOM) و مواد آلی محلول فلورسنت (FDOM) را که برای ردیابی آلودگی آلی و ارزیابی اکولوژیکی آب اعمال می‌شود، نظارت کنید.
• حسگرهای آلاینده نفت: از ویژگی های فلورسانس منحصر به فرد هیدروکربن های آروماتیک چند حلقه ای در مواد نفتی برای تحقق نظارت بر نشت نفت آب و آلودگی نفتی استفاده کنید.
3.3 سنسورهای کدورت/ نور پراکنده
اصل کار : تشخیص شدت پراکندگی نور تولید شده توسط ذرات معلق در آب. برای تعیین کمیت کدورت آب، بیشتر از حالت‌های تشخیص نور پراکنده 90 درجه یا تشخیص نور عبوری 180 درجه استفاده می‌کند.
کاربردهای اصلی : اندازه گیری مستقیم و با دقت بالا در زمان واقعی کدورت آب در آب های سطحی، فاضلاب خانگی و فاضلاب های صنعتی.
3.4 حسگرهای طیف لیزری
اصل کار : لیزر را به عنوان منبع نور انتخاب کنید که دارای مزایای تک رنگی بالا، روشنایی بالا و تداخل کم است. در ترکیب با طیف‌سنجی رامان و فناوری طیف‌سنجی جذب لیزری دیود قابل تنظیم، به تشخیص ردیابی فوق‌العاده حساس دست می‌یابد.
کاربردهای اصلی : تشخیص گازهای محلول (متان، دی اکسید کربن و غیره) و ریزآلاینده های کم غلظت در آب، مناسب برای نظارت بر محیط آب با استاندارد بالا.
4. طبقه بندی سنسورهای کیفیت آب یونی
سنسورهای کیفیت آب یونی دستگاه‌های تشخیص حرفه‌ای برای مواد یونی خاص در آب هستند. فناوری هسته آنها بر اساس الکترودهای انتخابی یونی و اصول سنجش الکتروشیمیایی پیشرفته است. آنها می توانند به طور دقیق فعالیت و غلظت یون های هدف را در نمونه های آب، با ساختار ساده، پاسخ سریع و هزینه کم، ضبط کنند و به طور گسترده در پایش شاخص یونی کیفیت آب معمولی استفاده می شوند.
