1. Definisjon av sensorer for online overvåking av vannkvalitet
En online overvåkingssensor for vannkvalitet er en presisjonsanalytisk enhet som kontinuerlig oppdager fysiske og kjemiske parametere for vannforekomster i sanntid. Den konverterer subtile endringer i stoffkonsentrasjon eller karakteristisk intensitet til standard, prosesserbare elektriske signaler, og muliggjør 24/7 automatisk opptak, visning og dataanalyse for vannmiljøovervåkingssystemer.
Enkelt sagt, kjernearbeidsmekanismen til online vannkvalitetsovervåkingssensorer er avhengig av to nøkkelfunksjoner:
sensing og
signalkonvertering.
Sensing : Utstyrt med dedikerte sensitive komponenter som ioneelektroder, permeable membraner og optiske prober, utløser sensorer spesifikke fysiske eller kjemiske reaksjoner med målsubstanser i vannprøver for å fange opp endringer i vannkvaliteten i sanntid.
Signalkonvertering : De subtile endringene som genereres av reaksjoner (inkludert potensialforskjell, strøm, lysintensitet og temperaturvariasjoner) konverteres til standardiserte elektriske utgangssignaler, inkludert 4–20 mA analoge strømsignaler og digitale kommunikasjonssignaler.
Som kjernen i front-end-maskinvaren til intelligente vannmiljøovervåkingssystemer, er online vannkvalitetsovervåkingssensorer utbredt i
Aquaculture Water Quality Monitoring System , online automatiske overvåkingsstasjoner, vannmiljøovervåkingsbøyer, mobile overvåkingsfartøy og overvåkingsscenarier for industriell vann i sanntid.
2. Fem konvensjonelle måleparametre for vannkvalitet
De fem konvensjonelle vannkvalitetsparametrene er de mest grunnleggende og autoritative indikatorene for å evaluere den grunnleggende tilstanden til vannmiljøer, og dekker fysiske, kjemiske og økologiske karakteristiske dimensjoner av vannforekomster. De universelt anerkjente kjerneparametrene er som følger:
Vanntemperatur : En grunnleggende korreksjonsparameter for nesten alle vannkvalitetsmålinger. Det påvirker direkte innholdet av oppløst oksygen i vann, mikrobiell aktivitet og hastigheten på vannkjemiske reaksjoner, og tjener som en grunnleggende referanse for vannmiljøvurdering.
pH-verdi : En nøkkelindikator som karakteriserer surheten og alkaliteten til vannforekomster. Det påvirker i stor grad overlevelsen og reproduksjonen av vannlevende organismer, samt migrasjon, transformasjon og anrikning av ulike forurensninger i vann.
Oppløst oksygen (DO) : Refererer til konsentrasjonen av molekylært oksygen oppløst i vann. Det er en kritisk evalueringsindeks for å bedømme vannforekomsters selvrensende kapasitet og for å vurdere helsetilstanden til akvatiske økologiske miljøer.
Konduktivitet : Indirekte reflekterer den totale konsentrasjonen av oppløste ioner i vann, tilsvarende vannsaltholdighet og totalt oppløste faste stoffer (TDS). Det kan effektivt karakterisere mineraliseringsgraden og uorganisk forurensningsnivå i vannforekomster.
Turbiditet : Indikerer lysblokkeringsgraden til vannforekomster forårsaket av suspenderte sedimenter, alger, organisk rusk og andre partikler. Det er en viktig visuell og fysisk indikator for å evaluere vannrenslighet og suspendert forurensningsgrad.
Merk : Konfigurasjonen av de fem konvensjonelle parameterne kan bli litt justert for spesifikke applikasjonsscenarier. For individuelle overvåkingskrav kan redokspotensial (ORP) eller saltholdighet erstatte delparametere, mens de ovennevnte fem indikatorene fortsatt er den mest utbredte og industrianerkjente standardkonfigurasjonen.
3. Klassifisering og prinsipper for optiske vannkvalitetssensorer
Optiske vannkvalitetssensorer realiserer vannkvalitetsparameterdeteksjon basert på de optiske interaksjonsegenskapene mellom vannstoffer og lys, inkludert lysabsorpsjon, spredning, fluorescens og fosforescens. Uten reagensforbruk, rask responshastighet og sterk anti-elektromagnetisk interferensevne, har de blitt vanlige overvåkingsenheter i høypresisjonsdeteksjon av vannmiljø. Hovedtypene og applikasjonene er oppsummert nedenfor:
3.1 Ultrafiolett-synlige (UV-Vis) Absorpsjonsspektrumsensorer
Arbeidsprinsipp : I henhold til Beer-Lambert-loven, oppdager sensoren lysabsorpsjonsintensiteten til vannprøver ved spesifikke ultrafiolette og synlige bølgelengder, og beregner kvantitativt konsentrasjonen av målforurensninger gjennom det lineære forholdet mellom absorbans og stoffkonsentrasjon.
Hovedapplikasjoner : Sanntidsdeteksjon av kjemisk oksygenbehov (COD), nitratnitrogen (NO3-N), totalt organisk karbon (TOC) og karakteristiske organiske forurensninger som benzenserier i vann.
3.2 Fluorescenssensorer
Arbeidsprinsipp : Bestråle vannprøver med eksitasjonslys med spesifikk bølgelengde, og detekter intensiteten av langbølgelengde emisjonslys generert av eksitering av fluorescerende stoffer i vann, for å realisere kvantitativ overvåking av målstoffer.
Hovedapplikasjoner
• Klorofyll-a-sensorer: Estimer algebiomasse og tetthet ved å detektere klorofyllfluorescensintensitet i vann, og gir tidlig advarsel om algeoppblomstring og vanneutrofiering.
• CDOM/FDOM-sensorer: Overvåk konsentrasjonen av farget oppløst organisk materiale (CDOM) og fluorescerende oppløst organisk materiale (FDOM), brukt til sporing av organisk forurensning og vannøkologisk vurdering.
• Petroleumsforurensningssensorer: Utnytt de unike fluorescensegenskapene til polysykliske aromatiske hydrokarboner i petroleumsstoffer for å realisere online overvåking av vannoljeutslipp og oljeforurensning.
3.3 Turbiditet/spredt lyssensorer
Arbeidsprinsipp : Oppdag lysspredningsintensiteten generert av suspenderte partikler i vann. Den bruker stort sett 90° spredt lysdeteksjon eller 180° transmittert lysdeteksjonsmodus for å kvantifisere vannturbiditet.
Hovedapplikasjoner : Direkte og høypresisjon sanntidsmåling av vannturbiditet i overflatevann, husholdningskloakk og industrielt avløpsvann.
3.4 Laserspektrumsensorer
Arbeidsprinsipp : Bruk laser som lyskilde, som har fordelene med høy monokromaticitet, høy lysstyrke og lav interferens. Kombinert med Raman-spektroskopi og avstembar diodelaserabsorpsjonsspektroskopiteknologi, oppnår den ultrasensitiv spordeteksjon.
Hovedapplikasjoner : Påvisning av sporløste gasser (metan, karbondioksid, etc.) og lavkonsentrasjon mikroforurensninger i vann, egnet for høystandard vannmiljø finovervåking.
4. Klassifisering av ionvannkvalitetssensorer
Ionevannkvalitetssensorer er profesjonelle deteksjonsenheter for spesifikke ioniske stoffer i vann. Kjerneteknologien deres er basert på ioneselektive elektroder og avanserte elektrokjemiske sanseprinsipper. De kan nøyaktig fange aktiviteten og konsentrasjonen av målioner i vannprøver, med enkel struktur, rask respons og lave kostnader, og er mye brukt i konvensjonell vannkvalitets ioneindeksovervåking.
