Онлайн су сапасын бақылау сенсорларының анықтамасы

Су сапасының сенсорларының анықтамасы

Су сапасының сенсоры – су объектілеріндегі бір немесе бірнеше нақты физикалық немесе химиялық қасиеттерді анықтауға және осы қасиеттердің концентрациясын немесе қарқындылығын жазуға, көрсетуге және өңдеуге болатын электр сигналдарына түрлендіруге қабілетті аналитикалық құрылғы.

Қарапайым тілмен айтқанда, оның негізгі функциялары 'қабылдау' және 'трансформация' болып табылады:

Қабылдау: арнайы сезімтал элементтер (мысалы, электродтар, мембраналар, оптикалық зондтар) арқылы су үлгісіндегі мақсатты заттармен физикалық немесе химиялық реакциялар жүреді.

Түрлендіру: реакциядан туындаған өзгерістерді (мысалы, потенциал, ток, жарық қарқындылығы және температураның өзгеруі) стандартталған электрлік сигналдарға (мысалы, 4-20 мА ток, сандық сигналдар) түрлендіру.

Су сапасының сенсорлары судың сапасын бақылаудың заманауи жүйелерін құруға арналған негізгі блоктар болып табылады, мысалы, онлайн автоматты бақылау станциялары, қалқымалар және жылжымалы бақылау кемелері.

2. Өлшеудің шартты 5 �

Су сапасының бес шартты параметрі су сапасының негізгі күйін бағалаудың ең іргелі және негізгі көрсеткіштері болып табылады. Олар әдетте мыналарды қамтиды:

Температура: Ол судағы еріген оттегіге, микроорганизмдердің белсенділігіне және химиялық реакциялардың жылдамдығына әсер етеді және барлық дерлік өлшемдерде түзетуді қажет ететін негізгі параметр болып табылады.

рН мәні: Ол су объектілерінің қышқылдылығын немесе сілтілілігін сипаттайды және су ағзаларының тіршілігіне және ластаушы заттардың миграциясы мен өзгеруіне шешуші әсер етеді.

Ерітілген оттегі: ол суда еріген молекулалық оттегінің концентрациясын білдіреді және су объектілерінің өзін-өзі тазарту қабілетін өлшеуге және су ағзаларының тіршілік ету жағдайын бағалауға арналған негізгі көрсеткіш болып табылады.

Өткізгіштік: Ол судағы еріген иондардың жалпы концентрациясын жанама түрде сипаттайды (яғни, тұздылық немесе жалпы еріген қатты заттар TDS) және су объектілерінің минералдану немесе ластану дәрежесін анықтау үшін пайдаланылуы мүмкін.

Лайлану: Судағы ілмелі бөлшектерден (мысалы, шөгінділер, балдырлар және органикалық заттар) туындаған су объектілерінің жарықтың өтуіне кед��ргі жасау дәрежесін көрсетеді және сенсорлық қасиеттер мен тазалықтың маңызды көрсет�тазалықтың маңызды көрсеткіші болыпт�абылады.

Ескертпе: Белгілі бір нақты сценарийлерде 'бес параметр' аздап өзгеруі мүмкін. Мысалы, 'REDOX потенциалы' немесе 'тұздылық' кейде қосылуы мүмкін, бірақ жоғарыда аталған бес ең кең таралған және танылған анықтамалар болып табылады.

3. Оптикалық сенсорлардың қандай түрлері кіреді?

Оптикалық сенсорлар заттар мен жарық арасындағы өзара әрекеттесу принциптеріне негізделген (мысалы, жұтылу, шашырау, флуоресценция, фосфоресценция және т.б.) өлшейді. Олар әдетте реагенттерді қажет етпейтін, жылдам жауап беретін және электромагниттік кедергілерге азырақ сезімтал болатын артықшылықтарға ие.

Негізгі түрлеріне мыналар жатады:

Ультракүлгін-көрінетін сәулені сіңіру спектрінің сенсоры

Принцип: Су үлгілерінің ультракүлгін немесе белгілі бір толқын ұзындығының көрінетін сәулесін сіңіру дәрежесін өлшеңіз және Бир-Ламберт заңы негізінде ластаушы заттардың концентрациясын есептеңіз.

Қолданылуы: ӨСҚ (оттегінің химиялық қажеттілігі), NO3-N (нитрат азоты), TOC (жалпы органикалық көміртегі), ерекше органикалық заттарды (мысалы, бензол қатарындағы заттар) өлшеу.

Флуоресценция сенсоры

Принцип: Су үлгісіне белгілі бір толқын ұзындығындағы жарық (қозу жарығы) түседі және ол қоздырылғаннан кейін зат шығаратын ұзағырақ толқын ұзындығы жарықтың (жарық сәулесінің) қарқындылығы өлшенеді.

Қолданба

Хлорофилл сенсоры: Балдырлардағы хлорофиллдің флуоресценция қарқындылығын өлшеу арқылы ол балдырлардың концентрациясын бағалайды және балдырлардың гүлденуін ерте ескертудің маңызды құралы болып табылады.

CDOM/FDOM сенсорлары: органикалық ластануды бақылау және судың эвтрофикациясын бағалау үшін пайдаланылатын түсті/флуоресцентті ерітілген органикалық заттардың концентрациясын өлшеңіз.

Мұнай сенсорлары: шикі мұнайдағы полициклді ароматты көмірсутектердің флуоресценциялық сипаттамаларын пайдалана отырып, олар мұнайдың ластануын бақылайды.

Бұлыңғырлық/шашыраған жарық сенсоры

Принцип: Судағы ілінген бөлшектермен жарықтың шашырау қарқындылығын өлшеу. Әдетте бұрышы 90° немесе 180° (өткізілетін жарық) детекторлар қолданылады.

Қолданылуы: Лайықтылықты тікелей өлшеу.

Лазерлік спектр сенсоры

Принцип: Жарық көзі ретінде лазерді пайдалану, оның жақсы монохроматикалық және жоғары жарықтық артықшылықтары бар және Раман спектроскопиясы және реттелетін диодты лазерлік абсолбциялық спектроскопия сияқты өте сезімтал өл�пия сияқты өте сезімтал өлшемдерге қол жеткізе алады.

Қолданылуы: Ол еріген газдарды (мысалы, метан CH4, көмірқышқыл газы CO2) және әртүрлі микробтарды ластаушы заттарды өлшеу үшін қолданылады.

4. Иондық датчиктердің қандай түрлері кіреді?

Иондық датчиктер негізінен судағы спецификалық иондардың концентрациясын анықтау үшін қолданылады және олардың өзегі ион-селективті электродтарда немесе ұқсас электрохимиялық зондтау технологияларында жатыр.

Негізгі түрлеріне мыналар жатады:

Ионды-селективті электрод

Принцип: электродтың жоғарғы жағында тек мақсатты ионға жауап беретін арнайы и� бар, осылайша мембрананың екі жағында потенциалдар айырмасы пайда болады. Бұл потенциалдар айырмасының шамасы ион концентрациясының логарифміне тура пропорционал (Нернст теңдеуі).

Жалпы түрлері

рН электроды: H+-қа сезімтал ең классикалық ISE.

Аммиак азот электроды: ол газ өткізгіш мембрана арқылы судағы NH3 өлшейді, содан кейін оны аммиак азотының концентрациясына айналдырады.

Нитрат электроды: NO3- өлшейді.

Фторидті электрод: F- өлшемдері.

Цианидті электрод: CN- өлшейді.

Кальций, калий, натрий, хлорид ионды электродтар және т.б.

Вольт-амперлік сенсор

Принцип: Жұмыс электродына өзгермелі кернеуді қолдану арқылы REDOX реакциясы нәтижесінде пайда болатын ток өлшенеді. Ток шыңы ион концентрациясына байланысты.

Қолданылуы: Өте жоғары сезімталдықпен қорғасын Pb⊃2;⁺, кадмий Cd⊃2;⁺, мыс Cu⊃2;⁺, мырыш Zn⊃2;⁺ және т.б. сияқты ауыр металл иондарын өлшеу үшін жиі қолданылады.

Қорытындылау және салыстыру

Датчик санаты	Негізгі принцип	Артықшылықтары	Типтік өлшеу көрсеткіштері
Оптикалық сенсор	Жарық пен заттың өзара әрекеттесуі (жұтылу, шашырау, флуоресценция)	Ол реагенттерді қажет етпейді, жылдам жауап береді, үздіксіз бақылауға болады және салыстырмалы түрде аз техникалық қызмет көрсетуді қажет етеді.	Лайлануы, КҚ, хлорофилл а, нитрат, еріген органикалық заттар
Иондық сенсор	Электрохимиялық потенциалдың немесе токтың өзгеруі (иондық селективті мембраналар, REDOX�реакциялары)	Жақсы таңдау, тікелей өлшеу және бірнеше иондарға қолдануға болады	Аммиак азоты, нитрат, фторид, цианид, рН, әртүрлі ауыр металл иондары