Takrif penderia pemantauan kualiti air dalam talian

Definisi penderia kualiti air

Penderia kualiti air ialah peranti analitik yang mampu mengesan satu atau lebih sifat fizikal atau kimia tertentu dalam badan air dan menukar kepekatan atau keamatan sifat ini kepada isyarat elektrik yang boleh dirakam, dipaparkan dan diproses.

Secara ringkas, fungsi terasnya ialah 'persepsi' dan 'transformasi' :

Persepsi: Melalui unsur sensitif tertentu (seperti elektrod, membran, probe optik), tindak balas fizikal atau kimia berlaku dengan bahan sasaran dalam sampel air.

Penukaran: Tukarkan perubahan yang disebabkan oleh tindak balas (seperti potensi, arus, keamatan cahaya dan perubahan suhu) kepada isyarat elektrik piawai (seperti arus 4-20mA, isyarat digital).

Penderia kualiti air ialah unit asas untuk membina sistem pemantauan kualiti air moden, seperti stesen pemantauan automatik dalam talian, pelampung dan kapal pemantauan mudah alih.

2. Apakah 5 parameter konvensional untuk pengukuran?

Lima parameter konvensional kualiti air adalah petunjuk paling asas dan teras untuk menilai status asas kualiti air. Mereka biasanya termasuk:

Suhu: Ia menjejaskan oksigen terlarut dalam air, aktiviti mikroorganisma dan kadar tindak balas kimia, dan merupakan parameter asas yang perlu diperbetulkan dalam hampir semua ukuran.

Nilai pH: Ia mencirikan keasidan atau kealkalian badan air dan mempunyai kesan yang menentukan ke atas kemandirian organisma akuatik dan penghijrahan dan transformasi bahan pencemar.

Oksigen terlarut: Ia merujuk kepada kepekatan oksigen molekul yang terlarut dalam air dan merupakan penunjuk utama untuk mengukur kapasiti penulenan diri badan air dan menilai status kemandirian organisma akuatik.

Kekonduksian: Ia secara tidak langsung mencirikan jumlah kepekatan ion terlarut dalam air (iaitu kemasinan atau jumlah pepejal terlarut TDS), dan boleh digunakan untuk menentukan tahap mineralisasi atau pencemaran badan air.

Kekeruhan: Ia menunjukkan tahap di mana jasad air menghalang laluan cahaya, disebabkan oleh zarah terampai dalam air (seperti sedimen, alga dan bahan organik), dan merupakan penunjuk penting bagi sifat deria dan kebersihan.

Nota: Dalam senario tertentu tertentu, 'lima parameter' mungkin berbeza sedikit. Sebagai contoh, 'Potensi REDOX' atau 'kemasinan' kadangkala boleh disertakan, tetapi lima di atas adalah takrifan yang paling biasa dan diiktiraf.

3. Apakah jenis sensor optik yang disertakan?

Penderia optik mengukur berdasarkan prinsip interaksi antara bahan dan cahaya (seperti penyerapan, serakan, pendarfluor, pendarfluor, dll.). Mereka biasanya mempunyai kelebihan tidak memerlukan reagen, tindak balas yang cepat dan kurang terdedah kepada gangguan elektromagnet.

Jenis utama termasuk:

Penderia spektrum penyerapan cahaya yang boleh dilihat dengan ultraungu

Prinsip: Ukur sejauh mana sampel air menyerap ultraungu atau cahaya kelihatan bagi panjang gelombang tertentu, dan hitung kepekatan bahan pencemar berdasarkan undang-undang Beer-Lambert.

Aplikasi: Mengukur COD (Permintaan Oksigen Kimia), NO3-N (nitrogen nitrat), TOC (Jumlah Karbon Organik), bahan organik tertentu (seperti bahan siri benzena), dsb.

Penderia pendarfluor

Prinsip: Cahaya panjang gelombang tertentu (cahaya pengujaan) dipancarkan pada sampel air, dan keamatan cahaya panjang gelombang yang lebih panjang (cahaya pelepasan) yang dipancarkan oleh bahan selepas ia teruja diukur.

Permohonan

Penderia klorofil a: Dengan mengukur keamatan pendarfluor klorofil dalam alga, ia menganggarkan kepekatan alga dan merupakan alat penting untuk amaran awal mekar alga.

Penderia CDOM/FDOM: Ukur kepekatan bahan organik terlarut berwarna/pendarfluor, digunakan untuk mengesan pencemaran organik dan menilai eutrofikasi air.

Penderia petroleum: Menggunakan ciri pendarfluor hidrokarbon aromatik polisiklik dalam minyak mentah, mereka memantau pencemaran minyak.

Penderia cahaya kekeruhan/terpencar

Prinsip: Ukur keamatan serakan cahaya oleh zarah terampai dalam air. Pengesan dengan Sudut 90° atau 180° (cahaya yang dihantar) biasanya digunakan.

Permohonan: Pengukuran langsung kekeruhan.

Sensor spektrum laser

Prinsip: Menggunakan laser sebagai sumber cahaya, ia mempunyai kelebihan monokromatik yang baik dan kecerahan yang tinggi, dan boleh mencapai ukuran yang sangat sensitif, seperti spektroskopi Raman dan spektroskopi penyerapan laser diod boleh tala.

Aplikasi: Ia digunakan untuk mengukur gas terlarut (seperti metana CH4, karbon dioksida CO2) dan pelbagai bahan pencemar surih.

4. Apakah jenis penderia ion yang disertakan?

Penderia ion digunakan terutamanya untuk mengesan kepekatan ion tertentu dalam air, dan terasnya terletak pada elektrod selektif ion atau teknologi penderiaan elektrokimia yang serupa.

Jenis utama termasuk:

Elektrod selektif ion

Prinsip: Di bahagian atas elektrod, terdapat membran selektif ion khas yang hanya bertindak balas kepada ion sasaran, dengan itu menghasilkan perbezaan potensi pada kedua-dua belah membran. Magnitud beza keupayaan ini adalah berkadar terus dengan logaritma kepekatan ion (persamaan Nernst).

Jenis biasa

Elektrod pH: ISE paling klasik, sensitif kepada H+.

Elektrod nitrogen ammonia: Ia mengukur NH3 dalam air melalui membran resapan gas dan kemudian menukarnya kepada kepekatan nitrogen ammonia.

Elektrod nitrat: Sukat NO3-.

Elektrod fluorida: Sukat F-.

Elektrod sianida: Mengukur CN-.

Kalsium, kalium, natrium, elektrod ion klorida, dsb.

Penderia volt-ampere

Prinsip: Dengan menggunakan voltan yang berbeza-beza pada elektrod kerja, arus yang dihasilkan oleh tindak balas REDOX diukur. Arus puncak berkaitan dengan kepekatan ion.

Aplikasi: Ia sering digunakan untuk mengukur ion logam berat, seperti plumbum Pb⊃2;⁺, kadmium Cd⊃2;⁺, tembaga Cu⊃2;⁺, zink Zn⊃2;⁺, dsb., dengan kepekaan yang sangat tinggi.

Ringkasan dan perbandingan

Kategori penderia	Prinsip teras	Kelebihan	Penunjuk ukuran biasa
Penderia optik	Interaksi antara cahaya dan jirim (penyerapan, penyerakan, pendarfluor)	Ia tidak memerlukan reagen, mempunyai tindak balas yang cepat, boleh dipantau secara berterusan, dan memerlukan penyelenggaraan yang agak rendah	Kekeruhan, COD, klorofil a, nitrat, bahan organik terlarut
Penderia ion	Perubahan dalam potensi atau arus elektrokimia (membran selektif ion, tindak balas REDOX)	Selektif yang baik, pengukuran langsung dan boleh digunakan untuk berbilang ion	Nitrogen ammonia, nitrat, fluorida, sianida, pH, pelbagai ion logam berat