1. Definisi Penderia Pemantauan Kualiti Air Dalam Talian
Penderia pemantauan kualiti air dalam talian ialah peranti analisis ketepatan yang secara berterusan mengesan parameter fizikal dan kimia badan air dalam masa nyata. Ia menukarkan perubahan halus dalam kepekatan bahan atau keamatan ciri kepada isyarat elektrik standard yang boleh diproses, membolehkan rakaman automatik 24/7, paparan dan analisis data untuk sistem pemantauan persekitaran air.
Ringkasnya, mekanisme kerja teras penderia pemantauan kualiti air dalam talian bergantung pada dua keupayaan utama:
penderiaan dan
penukaran isyarat.
Penderiaan : Dilengkapi dengan komponen sensitif khusus seperti elektrod ion, membran telap dan probe optik, penderia mencetuskan tindak balas fizikal atau kimia tertentu dengan bahan sasaran dalam sampel air untuk menangkap perubahan kualiti air masa nyata.
Penukaran Isyarat : Perubahan halus yang dijana oleh tindak balas (termasuk beza potensi, arus, keamatan cahaya dan variasi suhu) ditukar kepada isyarat keluaran elektrik piawai, termasuk isyarat arus analog 4–20 mA dan isyarat komunikasi digital.
Sebagai perkakasan hadapan teras sistem pemantauan persekitaran air pintar, penderia pemantauan kualiti air dalam talian digunakan secara meluas dalam
Sistem Pemantauan Kualiti Air Akuakultur , stesen pemantauan automatik dalam talian, pelampung pemantauan persekitaran air, kapal pemantauan mudah alih dan senario pemantauan masa nyata air industri.
2. Lima Parameter Pengukuran Kualiti Air Konvensional
Lima parameter kualiti air konvensional adalah penunjuk paling asas dan berwibawa untuk menilai keadaan asas persekitaran air, meliputi dimensi ciri fizikal, kimia dan ekologi badan air. Parameter teras yang diiktiraf secara universal adalah seperti berikut:
Suhu Air : Parameter pembetulan asas untuk hampir semua ukuran kualiti air. Ia secara langsung memberi kesan kepada kandungan oksigen terlarut dalam air, aktiviti mikrob, dan kadar tindak balas kimia air, berfungsi sebagai rujukan asas untuk penilaian persekitaran air.
Nilai pH : Penunjuk utama yang mencirikan keasidan dan kealkalian badan air. Ia sangat mempengaruhi kemandirian dan pembiakan organisma akuatik, serta penghijrahan, transformasi, dan pengayaan pelbagai bahan pencemar dalam air.
Oksigen Terlarut (DO) : Merujuk kepada kepekatan oksigen molekul terlarut dalam air. Ia adalah indeks penilaian kritikal untuk menilai kapasiti pembersihan diri badan air dan menilai status kesihatan persekitaran ekologi akuatik.
Kekonduksian : Secara tidak langsung mencerminkan jumlah kepekatan ion terlarut dalam air, sepadan dengan kemasinan air dan jumlah pepejal terlarut (TDS). Ia boleh mencirikan tahap mineralisasi dan tahap pencemaran bukan organik badan air dengan berkesan.
Kekeruhan : Menunjukkan tahap penyekatan cahaya badan air yang disebabkan oleh sedimen terampai, alga, serpihan organik dan bahan zarahan lain. Ia adalah penunjuk visual dan fizikal yang penting untuk menilai kebersihan air dan tahap pencemaran yang digantung.
Nota : Konfigurasi lima parameter konvensional mungkin dilaraskan sedikit untuk senario aplikasi tertentu. Untuk permintaan pemantauan individu, potensi redoks (ORP) atau kemasinan mungkin menggantikan parameter separa, manakala lima penunjuk di atas kekal sebagai konfigurasi standard yang paling banyak diterima pakai dan diiktiraf industri.
3. Klasifikasi dan Prinsip Penderia Kualiti Air Optik
Penderia kualiti air optik merealisasikan pengesanan parameter kualiti air berdasarkan ciri interaksi optik antara bahan air dan cahaya, termasuk penyerapan cahaya, penyerakan, pendarfluor dan pendarfluor. Tidak menampilkan penggunaan reagen, kelajuan tindak balas pantas dan keupayaan gangguan anti-elektromagnet yang kuat, ia telah menjadi peranti pemantauan arus perdana dalam pengesanan persekitaran air berketepatan tinggi. Jenis dan aplikasi utama diringkaskan di bawah:
3.1 Penderia Spektrum Penyerapan Ultraviolet-Visible (UV-Vis).
Prinsip Kerja : Menurut Undang-undang Beer-Lambert, sensor mengesan keamatan penyerapan cahaya sampel air pada panjang gelombang ultraungu dan kelihatan tertentu, dan mengira secara kuantitatif kepekatan bahan pencemar sasaran melalui hubungan linear antara penyerapan dan kepekatan bahan.
Aplikasi Utama : Pengesanan masa nyata permintaan oksigen kimia (COD), nitrogen nitrat (NO3-N), jumlah karbon organik (TOC), dan ciri pencemar organik seperti siri benzena dalam air.
3.2 Penderia Pendarfluor
Prinsip Kerja : Menyinari sampel air dengan cahaya pengujaan panjang gelombang tertentu, dan mengesan keamatan cahaya pancaran gelombang panjang yang dihasilkan oleh pengujaan bahan pendarfluor dalam air, untuk merealisasikan pemantauan kuantitatif bahan sasaran.
Aplikasi Utama
• Penderia Klorofil-a: Anggarkan biojisim dan ketumpatan alga dengan mengesan keamatan pendarfluor klorofil dalam air, memberikan amaran awal untuk pembungaan alga dan eutrofikasi air.
• Penderia CDOM/FDOM: Pantau kepekatan bahan organik terlarut berwarna (CDOM) dan bahan organik terlarut pendarfluor (FDOM), digunakan untuk pengesanan pencemaran organik dan penilaian ekologi air.
• Penderia Pencemaran Petroleum: Gunakan ciri pendarfluor unik hidrokarbon aromatik polisiklik dalam bahan petroleum untuk merealisasikan pemantauan dalam talian terhadap tumpahan minyak air dan pencemaran minyak.
3.3 Penderia Cahaya Kekeruhan/Scattered
Prinsip Kerja : Mengesan keamatan serakan cahaya yang dihasilkan oleh zarah terampai dalam air. Ia kebanyakannya menggunakan pengesanan cahaya bertaburan 90° atau mod pengesanan cahaya yang dihantar 180° untuk mengukur kekeruhan air.
Aplikasi Utama : Pengukuran masa nyata secara langsung dan berketepatan tinggi bagi kekeruhan air dalam air permukaan, kumbahan domestik dan air sisa industri.
3.4 Penderia Spektrum Laser
Prinsip Kerja : Gunakan laser sebagai sumber cahaya, yang mempunyai kelebihan monokromatik tinggi, kecerahan tinggi dan gangguan rendah. Digabungkan dengan spektroskopi Raman dan teknologi spektroskopi penyerapan laser diod boleh tala, ia mencapai pengesanan jejak ultra-sensitif.
Aplikasi Utama : Pengesanan surih gas terlarut (metana, karbon dioksida, dll.) dan pencemar mikro berkepekatan rendah dalam air, sesuai untuk pemantauan halus persekitaran air standard tinggi.
4. Klasifikasi Penderia Kualiti Air Ion
Penderia kualiti air ion ialah peranti pengesanan profesional untuk bahan ionik tertentu dalam air. Teknologi teras mereka adalah berdasarkan elektrod selektif ion dan prinsip penderiaan elektrokimia lanjutan. Mereka boleh menangkap dengan tepat aktiviti dan kepekatan ion sasaran dalam sampel air, menampilkan struktur ringkas, tindak balas pantas dan kos rendah, dan digunakan secara meluas dalam pemantauan indeks ionik kualiti air konvensional.
