1. Definícia online senzorov na monitorovanie kvality vody
Online snímač kvality vody je presné analytické zariadenie, ktoré nepretržite zisťuje fyzikálne a chemické parametre vodných útvarov v reálnom čase. Prevádza jemné zmeny koncentrácie látky alebo charakteristickej intenzity na štandardné, spracovateľné elektrické signály, čo umožňuje nepretržité automatické zaznamenávanie, zobrazovanie a analýzu údajov pre systémy monitorovania vodného prostredia.
Jednoducho povedané, základný pracovný mechanizmus online senzorov na monitorovanie kvality vody sa spolieha na dve kľúčové funkcie:
snímanie a
konverziu signálu.
Snímanie : Senzory vybavené špeciálnymi citlivými komponentmi, ako sú iónové elektródy, priepustné membrány a optické sondy, spúšťajú špecifické fyzikálne alebo chemické reakcie s cieľovými látkami vo vzorkách vody, aby zachytili zmeny kvality vody v reálnom čase.
Konverzia signálu : Jemné zmeny generované reakciami (vrátane rozdielu potenciálu, prúdu, intenzity svetla a zmien teploty) sa konvertujú na štandardizované elektrické výstupné signály, vrátane analógových prúdových signálov 4–20 mA a digitálnych komunikačných signálov.
Ako hlavný predný hardvér inteligentných systémov monitorovania vodného prostredia sú online senzory na monitorovanie kvality vody široko nasadené
Systém monitorovania kvality vody v akvakultúre , online automatické monitorovacie stanice, bóje na monitorovanie vodného prostredia, mobilné monitorovacie plavidlá a scenáre monitorovania priemyselnej vody v reálnom čase.
2. Päť konvenčných parametrov merania kvality vody
Päť konvenčných parametrov kvality vody je najzákladnejšími a najsmerodajnejšími ukazovateľmi na hodnotenie základného stavu vodného prostredia, ktoré pokrývajú fyzikálne, chemické a ekologické charakteristické rozmery vodných útvarov. Všeobecne uznávané základné parametre sú nasledovné:
Teplota vody : Základný korekčný parameter pre takmer všetky merania kvality vody. Priamo ovplyvňuje obsah rozpusteného kyslíka vo vode, mikrobiálnu aktivitu a rýchlosť chemických reakcií vody a slúži ako základná referencia pre hodnotenie vodného prostredia.
Hodnota pH : Kľúčový ukazovateľ charakterizujúci kyslosť a zásaditosť vodných útvarov. Výrazne ovplyvňuje prežitie a rozmnožovanie vodných organizmov, ako aj migráciu, transformáciu a obohacovanie sa rôznych znečisťujúcich látok vo vode.
Rozpustený kyslík (DO) : Vzťahuje sa na koncentráciu molekulárneho kyslíka rozpusteného vo vode. Ide o kritický hodnotiaci index pre posúdenie samočistiacej schopnosti vodných útvarov a hodnotenie zdravotného stavu vodného ekologického prostredia.
Vodivosť : Nepriamo odráža celkovú koncentráciu rozpustených iónov vo vode, čo zodpovedá salinite vody a celkovým rozpusteným tuhým látkam (TDS). Dokáže efektívne charakterizovať stupeň mineralizácie a úroveň anorganického znečistenia vodných útvarov.
Zákal : Označuje stupeň blokovania svetla vodných útvarov spôsobený suspendovanými sedimentmi, riasami, organickým odpadom a inými časticami. Je dôležitým vizuálnym a fyzikálnym ukazovateľom pre hodnotenie čistoty vody a stupňa suspendovaného znečistenia.
Poznámka : Konfigurácia piatich konvenčných parametrov môže byť mierne upravená pre špecifické scenáre aplikácie. Pre individuálne požiadavky na monitorovanie môže redoxný potenciál (ORP) alebo salinita nahradiť čiastkové parametre, pričom vyššie uvedených päť indikátorov zostáva najrozšírenejšou a priemyselne uznávanou štandardnou konfiguráciou.
3. Klasifikácia a princípy optických snímačov kvality vody
Optické snímače kvality vody realizujú detekciu parametrov kvality vody na základe charakteristík optickej interakcie medzi vodnými látkami a svetlom, vrátane absorpcie svetla, rozptylu, fluorescencie a fosforescencie. Vďaka žiadnej spotrebe činidla, rýchlej rýchlosti odozvy a silnej schopnosti proti elektromagnetickému rušeniu sa stali hlavnými monitorovacími zariadeniami pri vysoko presnej detekcii vodného prostredia. Hlavné typy a aplikácie sú zhrnuté nižšie:
3.1 Ultrafialové viditeľné (UV-Vis) senzory absorpčného spektra
Pracovný princíp : Podľa Beer-Lambertovho zákona senzor deteguje intenzitu absorpcie svetla vzoriek vody pri špecifických ultrafialových a viditeľných vlnových dĺžkach a kvantitatívne vypočítava koncentráciu cieľových znečisťujúcich látok prostredníctvom lineárneho vzťahu medzi absorbanciou a koncentráciou látky.
Hlavné aplikácie : Detekcia chemickej spotreby kyslíka (CHSK), dusičnanového dusíka (NO3-N), celkového organického uhlíka (TOC) a charakteristických organických polutantov, ako je rad benzénu vo vode, v reálnom čase.
3.2 Fluorescenčné senzory
Pracovný princíp : Ožarujte vzorky vody excitačným svetlom so špecifickou vlnovou dĺžkou a zistite intenzitu dlhovlnného emisného svetla generovaného excitáciou fluorescenčných látok vo vode, aby sa realizovalo kvantitatívne monitorovanie cieľových látok.
Hlavné aplikácie
• Senzory chlorofylu-a: Odhadnite biomasu a hustotu rias detekciou intenzity fluorescencie chlorofylu vo vode, čo poskytuje včasné varovanie pred kvitnutím rias a eutrofizáciou vody.
• Snímače CDOM/FDOM: Monitorujte koncentráciu farebnej rozpustenej organickej hmoty (CDOM) a fluorescenčnej rozpustenej organickej hmoty (FDOM), aplikujte na sledovanie organického znečistenia a ekologické hodnotenie vody.
• Senzory ropných znečisťujúcich látok: Využite jedinečné fluorescenčné charakteristiky polycyklických aromatických uhľovodíkov v ropných látkach na realizáciu online monitorovania úniku vody a ropného znečistenia.
3.3 Senzory zákalu/rozptýleného svetla
Pracovný princíp : Zistite intenzitu rozptylu svetla generovanú suspendovanými časticami vo vode. Väčšinou využíva režimy detekcie 90° rozptýleného svetla alebo 180° detekcie prepusteného svetla na kvantifikáciu zákalu vody.
Hlavné aplikácie : Priame a vysoko presné meranie zákalu vody v povrchovej vode, domovej odpadovej vode a priemyselnej odpadovej vode v reálnom čase.
3.4 Snímače laserového spektra
Pracovný princíp : Prijmite laser ako zdroj svetla, ktorý má výhody vysokej monochromatičnosti, vysokého jasu a nízkej interferencie. V kombinácii s Ramanovou spektroskopiou a technológiou laditeľnej diódovej laserovej absorpčnej spektroskopie dosahuje ultra citlivú stopovú detekciu.
Hlavné aplikácie : Detekcia stopových rozpustených plynov (metán, oxid uhličitý atď.) a mikropolutantov s nízkou koncentráciou vo vode, vhodné na jemné monitorovanie vodného prostredia s vysokým štandardom.
4. Klasifikácia snímačov kvality iónovej vody
Iónové snímače kvality vody sú profesionálne detekčné zariadenia na špecifické iónové látky vo vode. Ich základná technológia je založená na iónovo selektívnych elektródach a pokročilých princípoch elektrochemického snímania. Dokážu presne zachytiť aktivitu a koncentráciu cieľových iónov vo vzorkách vody, vyznačujú sa jednoduchou štruktúrou, rýchlou odozvou a nízkymi nákladmi a sú široko používané pri konvenčnom monitorovaní iónového indexu kvality vody.
