A definição de sensores online de monitoramento da qualidade da água

Um sensor de monitoramento online da qualidade da água é um dispositivo analítico de precisão que detecta continuamente parâmetros físicos e químicos de corpos d'água em tempo real. Ele converte mudanças sutis na concentração de substâncias ou intensidade característica em sinais elétricos processáveis ​​padrão, permitindo gravação, exibição e análise de dados automáticas 24 horas por dia, 7 dias por semana, para sistemas de monitoramento de ambiente aquático.

Simplificando, o principal mecanismo de funcionamento dos sensores de monitoramento on-line da qualidade da água depende de dois recursos principais: detecção e conversão de sinal.

Detecção : Equipados com componentes sensíveis dedicados, como eletrodos iônicos, membranas permeáveis ​​e sondas ópticas, os sensores desencadeiam reações físicas ou químicas específicas com substâncias-alvo em amostras de água para capturar mudanças na qualidade da água em tempo real.

Conversão de sinal : As mudanças sutis geradas pelas reações (incluindo diferença de potencial, corrente, intensidade de luz e variações de temperatura) são convertidas em sinais de saída elétricos padronizados, incluindo sinais de corrente analógicos de 4–20 mA e sinais de comunicação digital.

Como o principal hardware front-end dos sistemas inteligentes de monitoramento do ambiente hídrico, os sensores on-line de monitoramento da qualidade da água são amplamente implantados em Sistema de monitoramento da qualidade da água para aquicultura , estações de monitoramento automático on-line, bóias de monitoramento do ambiente aquático, embarcações de monitoramento móveis e cenários de monitoramento de água industrial em tempo real.

Os cinco parâmetros convencionais de qualidade da água são os indicadores mais fundamentais e confiáveis ​​para avaliar o estado básico dos ambientes hídricos, abrangendo dimensões características físicas, químicas e ecológicas dos corpos d'água. Os parâmetros principais universalmente reconhecidos são os seguintes:

Temperatura da Água : Um parâmetro de correção fundamental para quase todas as medições de qualidade da água. Afeta diretamente o teor de oxigênio dissolvido na água, a atividade microbiana e a taxa de reações químicas da água, servindo como referência básica para avaliação do ambiente aquático.

Valor de pH : Um indicador chave que caracteriza a acidez e alcalinidade dos corpos d'água. Influencia profundamente a sobrevivência e reprodução dos organismos aquáticos, bem como a migração, transformação e enriquecimento de diversos poluentes na água.

Oxigênio Dissolvido (OD) : Refere-se à concentração de oxigênio molecular dissolvido na água. É um índice de avaliação crítico para julgar a capacidade de autopurificação dos corpos d'água e avaliar o estado de saúde dos ambientes ecológicos aquáticos.

Condutividade : Reflete indiretamente a concentração total de íons dissolvidos na água, correspondendo à salinidade da água e ao total de sólidos dissolvidos (TDS). Pode caracterizar efetivamente o grau de mineralização e o nível de poluição inorgânica dos corpos d'água.

Turbidez : Indica o grau de bloqueio de luz dos corpos d'água causado por sedimentos em suspensão, algas, detritos orgânicos e outros materiais particulados. É um importante indicador visual e físico para avaliar a limpeza da água e o grau de poluição em suspensão.

Nota : A configuração dos cinco parâmetros convencionais pode ser ligeiramente ajustada para cenários de aplicação específicos. Para demandas de monitoramento individuais, o potencial redox (ORP) ou a salinidade podem substituir os parâmetros parciais, enquanto os cinco indicadores acima continuam sendo a configuração padrão mais amplamente adotada e reconhecida pela indústria.

Os sensores ópticos de qualidade da água realizam a detecção de parâmetros de qualidade da água com base nas características de interação óptica entre as substâncias da água e a luz, incluindo absorção de luz, dispersão, fluorescência e fosforescência. Não apresentando consumo de reagentes, velocidade de resposta rápida e forte capacidade de interferência antieletromagnética, eles se tornaram dispositivos de monitoramento convencionais na detecção de ambiente aquático de alta precisão. Os principais tipos e aplicações estão resumidos abaixo:

Princípio de funcionamento : De acordo com a Lei Beer-Lambert, o sensor detecta a intensidade de absorção de luz de amostras de água em comprimentos de onda ultravioleta e visíveis específicos e calcula quantitativamente a concentração de poluentes alvo através da relação linear entre a absorvância e a concentração da substância.

Principais aplicações : Detecção em tempo real de demanda química de oxigênio (DQO), nitrogênio nitrato (NO3-N), carbono orgânico total (TOC) e poluentes orgânicos característicos, como séries de benzeno na água.

Princípio de funcionamento : Irradie amostras de água com luz de excitação de comprimento de onda específico e detecte a intensidade da luz de emissão de longo comprimento de onda gerada pela excitação de substâncias fluorescentes na água, de modo a realizar o monitoramento quantitativo das substâncias alvo.

Principais aplicações

• Sensores de Clorofila-a: Estimam a biomassa e a densidade das algas detectando a intensidade da fluorescência da clorofila na água, fornecendo alerta precoce sobre a proliferação de algas e a eutrofização da água.

• Sensores CDOM/FDOM: Monitoram a concentração de matéria orgânica dissolvida colorida (CDOM) e matéria orgânica dissolvida fluorescente (FDOM), aplicados ao rastreamento de poluição orgânica e avaliação ecológica da água.

• Sensores de Poluentes de Petróleo: Utilizam as características exclusivas de fluorescência dos hidrocarbonetos aromáticos policíclicos em substâncias petrolíferas para realizar o monitoramento on-line de derramamentos de óleo na água e poluição por óleo.

Princípio de funcionamento : Detecte a intensidade de dispersão de luz gerada por partículas suspensas na água. Ele adota principalmente modos de detecção de luz espalhada de 90° ou detecção de luz transmitida de 180° para quantificar a turbidez da água.

Principais aplicações : Medição direta e de alta precisão em tempo real da turbidez da água em águas superficiais, esgotos domésticos e águas residuais industriais.

Princípio de funcionamento : Adote o laser como fonte de luz, que tem as vantagens de alta monocromaticidade, alto brilho e baixa interferência. Combinado com espectroscopia Raman e tecnologia de espectroscopia de absorção de laser de diodo ajustável, ele alcança detecção de traços ultra-sensível.

Principais aplicações : Detecção de vestígios de gases dissolvidos (metano, dióxido de carbono, etc.) e micropoluentes de baixa concentração na água, adequados para monitoramento fino do ambiente aquático de alto padrão.

Os sensores iônicos de qualidade da água são dispositivos profissionais de detecção de substâncias iônicas específicas na água. Sua tecnologia principal é baseada em eletrodos seletivos de íons e princípios avançados de detecção eletroquímica. Eles podem capturar com precisão a atividade e concentração de íons alvo em amostras de água, apresentando estrutura simples, resposta rápida e baixo custo, e são amplamente utilizados no monitoramento convencional do índice iônico de qualidade da água.