Ang kahulugan ng online water quality monitoring sensors

Ang kahulugan ng mga sensor ng kalidad ng tubig

Ang water quality sensor ay isang analytical device na may kakayahang tumukoy ng isa o higit pang partikular na pisikal o kemikal na mga katangian sa mga katawan ng tubig at i-convert ang konsentrasyon o intensity ng mga katangiang ito sa mga electrical signal na maaaring i-record, ipakita at iproseso.

Sa madaling salita, ang mga pangunahing function nito ay 'perception' at 'transformation' :

Pagdama: Sa pamamagitan ng mga partikular na sensitibong elemento (tulad ng mga electrodes, lamad, optical probe), nangyayari ang mga pisikal o kemikal na reaksyon sa mga target na sangkap sa sample ng tubig.

Conversion: I-convert ang mga pagbabagong dulot ng reaksyon (gaya ng potensyal, kasalukuyang, intensity ng liwanag, at mga pagbabago sa temperatura) sa mga standardized na electrical signal (gaya ng 4-20mA current, mga digital na signal).

Ang mga sensor ng kalidad ng tubig ay ang mga pangunahing yunit para sa pagbuo ng mga modernong sistema ng pagsubaybay sa kalidad ng tubig, tulad ng mga online na awtomatikong monitoring station, buoy, at mga mobile monitoring vessel.

2. Ano ang karaniwang 5 mga parameter para sa pagsukat?

Ang limang karaniwang parameter ng kalidad ng tubig ay ang pinakapangunahing at pangunahing tagapagpahiwatig para sa pagsusuri ng pangunahing katayuan ng kalidad ng tubig. Karaniwang kinabibilangan nila ang:

Temperatura: Nakakaapekto ito sa natunaw na oxygen sa tubig, ang aktibidad ng mga microorganism at ang bilis ng mga reaksiyong kemikal, at isang pangunahing parameter na kailangang itama sa halos lahat ng mga sukat.

pH value: Ito ay nagpapakilala sa acidity o alkalinity ng mga anyong tubig at may mapagpasyang epekto sa kaligtasan ng mga aquatic organism at ang paglipat at pagbabago ng mga pollutant.

Natunaw na oxygen: Ito ay tumutukoy sa konsentrasyon ng molekular na oxygen na natunaw sa tubig at isang pangunahing tagapagpahiwatig para sa pagsukat ng kapasidad sa paglilinis sa sarili ng mga anyong tubig at pagtatasa sa katayuan ng kaligtasan ng mga aquatic na organismo.

Conductivity: Ito ay hindi direktang nagpapakilala sa kabuuang konsentrasyon ng mga dissolved ions sa tubig (ibig sabihin, kaasinan o kabuuang dissolved solids TDS), at maaaring gamitin upang matukoy ang antas ng mineralization o polusyon ng mga anyong tubig.

Turbidity: Ito ay nagpapahiwatig ng antas kung saan ang mga katawan ng tubig ay humahadlang sa pagpasa ng liwanag, sanhi ng mga nasuspinde na particle sa tubig (tulad ng sediment, algae, at organikong bagay), at ito ay isang mahalagang tagapagpahiwatig ng mga katangian ng pandama at kalinisan.

Tandaan: Sa ilang partikular na sitwasyon, ang 'limang parameter' ay maaaring bahagyang mag-iba. Halimbawa, ang 'REDOX potential' o 'salinity' ay maaaring minsang isama, ngunit ang limang nasa itaas ay ang pinakakaraniwan at kinikilalang mga kahulugan.

3. Anong mga uri ng optical sensor ang kasama?

Ang mga optical sensor ay sumusukat batay sa mga prinsipyo ng pakikipag-ugnayan sa pagitan ng mga sangkap at liwanag (tulad ng pagsipsip, pagkalat, pag-ilaw, phosphorescence, atbp.). Karaniwang mayroon silang mga pakinabang na hindi nangangailangan ng mga reagents, mabilis na pagtugon at hindi gaanong madaling kapitan sa electromagnetic interference.

Ang mga pangunahing uri ay kinabibilangan ng:

Ultraviolet-visible light absorption spectrum sensor

Prinsipyo: Sukatin ang antas kung saan ang mga sample ng tubig ay sumisipsip ng ultraviolet o nakikitang liwanag ng mga partikular na wavelength, at kalkulahin ang konsentrasyon ng mga pollutant batay sa batas ng Beer-Lambert.

Application: Pagsukat ng COD (Chemical Oxygen Demand), NO3-N (nitrate nitrogen), TOC (Total Organic Carbon), mga partikular na organic substance (tulad ng benzene series substance), atbp.

Fluorescence sensor

Prinsipyo: Ang liwanag ng isang tiyak na wavelength (excitation light) ay kumikinang sa sample ng tubig, at ang intensity ng mas mahabang wavelength na ilaw (emission light) na ibinubuga ng substance pagkatapos na ito ay nasasabik ay sinusukat.

Aplikasyon

Chlorophyll a sensor: Sa pamamagitan ng pagsukat ng fluorescence intensity ng chlorophyll sa algae, tinatantya nito ang konsentrasyon ng algae at isang mahalagang tool para sa maagang babala ng mga pamumulaklak ng algal.

Mga sensor ng CDOM/FDOM: Sukatin ang konsentrasyon ng may kulay/fluorescent na natunaw na organikong bagay, na ginagamit para sa pagsubaybay sa organikong polusyon at pagtatasa ng water eutrophication.

Mga sensor ng petrolyo: Gamit ang mga katangian ng fluorescence ng polycyclic aromatic hydrocarbons sa krudo, sinusubaybayan nila ang polusyon ng langis.

Turbidity/scattered light sensor

Prinsipyo: Sukatin ang scattering intensity ng liwanag ng mga suspendido na particle sa tubig. Karaniwang ginagamit ang mga detector na may Anggulo na 90° o 180° (nailipat na ilaw).

Application: Direktang pagsukat ng labo.

Laser spectrum sensor

Prinsipyo: Gamit ang laser bilang pinagmumulan ng liwanag, mayroon itong mga pakinabang ng magandang monochromaticity at mataas na liwanag, at maaaring makamit ang napakasensitibong mga sukat, tulad ng Raman spectroscopy at tunable diode laser absorption spectroscopy.

Application: Ito ay ginagamit upang sukatin ang mga dissolved gas (tulad ng methane CH4, carbon dioxide CO2) at iba't ibang trace pollutant.

4. Anong mga uri ng ion sensor ang kasama?

Pangunahing ginagamit ang mga sensor ng ion upang makita ang konsentrasyon ng mga partikular na ion sa tubig, at ang kanilang core ay nasa mga electrodes na pumipili ng mga ion o katulad na mga teknolohiya ng electrochemical sensing.

Ang mga pangunahing uri ay kinabibilangan ng:

Ion-selective electrode

Prinsipyo: Sa tuktok ng elektrod, mayroong isang espesyal na ion-selective membrane na tumutugon lamang sa target na ion, sa gayon ay bumubuo ng potensyal na pagkakaiba sa magkabilang panig ng lamad. Ang magnitude ng potensyal na pagkakaiba na ito ay direktang proporsyonal sa logarithm ng konsentrasyon ng ion (Nernst equation).

Mga karaniwang uri

pH electrode: Ang pinaka-klasikong ISE, sensitibo sa H+.

Ammonia nitrogen electrode: Sinusukat nito ang NH3 sa tubig sa pamamagitan ng gas permeation membrane at pagkatapos ay i-convert ito sa ammonia nitrogen concentration.

Nitrate electrode: Sinusukat ang NO3-.

Fluoride electrode: Sinusukat ang F-.

Cyanide electrode: Sinusukat ang CN-.

Calcium, potassium, sodium, chloride ion electrodes, atbp.

Volt-ampere sensor

Prinsipyo: Sa pamamagitan ng paglalapat ng iba't ibang boltahe sa gumaganang elektrod, sinusukat ang kasalukuyang nabuo ng reaksyon ng REDOX. Ang peak current ay nauugnay sa konsentrasyon ng ion.

Application: Madalas itong ginagamit upang sukatin ang mga heavy metal ions, tulad ng lead Pb⊃2;⁺, cadmium Cd⊃2;⁺, copper Cu⊃2;⁺, zinc Zn⊃2;⁺, atbp., na may napakataas na sensitivity.

Buod at paghahambing

Kategorya ng sensor	Pangunahing prinsipyo	Mga kalamangan	Mga karaniwang tagapagpahiwatig ng pagsukat
Optical sensor	Ang pakikipag-ugnayan sa pagitan ng liwanag at bagay (absorption, scattering, fluorescence)	Hindi ito nangangailangan ng mga reagents, may mabilis na pagtugon, maaaring patuloy na subaybayan, at nangangailangan ng medyo mababang maintenance	Turbidity, COD, chlorophyll a, nitrate, dissolved organic matter
Ion sensor	Mga pagbabago sa electrochemical potential o kasalukuyang (ion-selective membranes, REDOX reactions)	Magandang selectivity, direktang pagsukat, at naaangkop sa maraming ions	Ammonia nitrogen, nitrate, fluoride, cyanide, pH, iba't ibang mga heavy metal ions