คำจำกัดความของเซ็นเซอร์ตรวจสอบคุณภาพน้ำออนไลน์

คำจำกัดความของเซ็นเซอร์คุณภาพน้ำ

เซ็นเซอร์คุณภาพน้ำเป็นอุปกรณ์วิเคราะห์ที่สามารถตรวจจับคุณสมบัติทางกายภาพหรือทางเคมีที่เฉพาะเจาะจงตั้งแต่หนึ่งอย่างขึ้นไปในแหล่งน้ำ และแปลงความเข้มข้นหรือความเข้มของคุณสมบัติเหล่านี้เป็นสัญญาณไฟฟ้าที่สามารถบันทึก แสดง และประมวลผลได้

พูดง่ายๆ ก็คือ หน้าที่หลักของมันคือ 'การรับรู้' และ 'การเปลี่ยนแปลง' :

การรับรู้: ปฏิกิริยาทางกายภาพหรือทางเคมีจะเกิดขึ้นกับสารเป้าหมายในตัวอย่างน้ำผ่านองค์ประกอบที่ละเอียดอ่อนเฉพาะ (เช่น อิเล็กโทรด เมมเบรน หัววัดแบบใช้แสง)

การแปลง: แปลงการเปลี่ยนแปลงที่เกิดจากปฏิกิริยา (เช่น ศักย์ไฟฟ้า กระแสไฟฟ้า ความเข้มของแสง และการเปลี่ยนแปลงของอุณหภูมิ) ให้เป็นสัญญาณไฟฟ้ามาตรฐาน (เช่น กระแส 4-20mA สัญญาณดิจิตอล)

เซ็นเซอร์คุณภาพน้ำเป็นหน่วยพื้นฐานสำหรับการสร้างระบบตรวจสอบคุณภาพน้ำที่ทันสมัย ​​เช่น สถานีตรวจสอบอัตโนมัติแบบออนไลน์ ทุ่น และเรือตรวจสอบแบบเคลื่อนที่

2. พารามิเตอร์ทั่วไป 5 ตัวสำหรับการวัดมีอะไรบ้าง

พารามิเตอร์ทั่วไปทั้ง 5 ประการของคุณภาพน้ำเป็นตัวบ่งชี้พื้นฐานที่สำคัญที่สุดในการประเมินสถานะพื้นฐานของคุณภาพน้ำ โดยปกติจะประกอบด้วย:

อุณหภูมิ: ส่งผลต่อออกซิเจนที่ละลายในน้ำ กิจกรรมของจุลินทรีย์ และอัตราการเกิดปฏิกิริยาเคมี และเป็นพารามิเตอร์พื้นฐานที่ต้องแก้ไขในการวัดเกือบทั้งหมด

ค่า pH: แสดงลักษณะความเป็นกรดหรือด่างของแหล่งน้ำ และมีผลกระทบสำคัญต่อการอยู่รอดของสิ่งมีชีวิตในน้ำ ตลอดจนการอพยพและการเปลี่ยนแปลงของสารมลพิษ

ออกซิเจนที่ละลายน้ำ: หมายถึงความเข้มข้นของโมเลกุลออกซิเจนที่ละลายในน้ำ และเป็นตัวบ่งชี้สำคัญสำหรับการวัดความสามารถในการทำให้บริสุทธิ์ได้เองของแหล่งน้ำ และประเมินสถานะการอยู่รอดของสิ่งมีชีวิตในน้ำ

สภาพนำไฟฟ้า: แสดงลักษณะความเข้มข้นรวมของไอออนที่ละลายในน้ำโดยอ้อม (เช่น ความเค็มหรือของแข็งที่ละลายได้ทั้งหมด TDS) และสามารถใช้เพื่อกำหนดระดับการเกิดแร่หรือมลภาวะของแหล่งน้ำได้

ความขุ่น: บ่งบอกระดับที่แหล่งน้ำขัดขวางการผ่านของแสง ซึ่งเกิดจากอนุภาคแขวนลอยในน้ำ (เช่น ตะกอน สาหร่าย และอินทรียวัตถุ) และเป็นตัวบ่งชี้ที่สำคัญเกี่ยวกับคุณสมบัติทางประสาทสัมผัสและความสะอาด

หมายเหตุ: ในบางสถานการณ์ 'พารามิเตอร์ทั้งห้า' อาจแตกต่างกันเล็กน้อย ตัวอย่างเช่น บางครั้งอาจรวม 'ศักยภาพรีดอกซ์' หรือ 'ความเค็ม' ไว้ด้วย แต่ห้าข้อข้างต้นเป็นคำจำกัดความที่พบบ่อยและเป็นที่ยอมรับมากที่สุด

3. มีเซนเซอร์ออปติคอลประเภทใดบ้าง?

เซนเซอร์แบบออปติคัลจะวัดตามหลักอันตรกิริยาระหว่างสารกับแสง (เช่น การดูดกลืน การกระเจิง การเรืองแสง ฟอสฟอเรสเซนต์ ฯลฯ) โดยทั่วไปมีข้อดีตรงที่ไม่ต้องใช้รีเอเจนต์ ตอบสนองรวดเร็ว และไวต่อการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้าน้อยกว่า

ประเภทหลัก ได้แก่ :

เซ็นเซอร์สเปกตรัมการดูดกลืนแสงที่มองเห็นด้วยรังสีอัลตราไวโอเลต

หลักการ: วัดระดับที่ตัวอย่างน้ำดูดซับแสงอัลตราไวโอเลตหรือแสงที่มองเห็นได้ของความยาวคลื่นเฉพาะ และคำนวณความเข้มข้นของสารมลพิษตามกฎของเบียร์-แลมเบิร์ต

การใช้งาน: การวัด COD (ความต้องการออกซิเจนในสารเคมี), NO3-N (ไนโตรเจนไนเตรต), TOC (คาร์บอนอินทรีย์ทั้งหมด), สารอินทรีย์เฉพาะ (เช่น สารซีรีส์เบนซีน) ฯลฯ

เซ็นเซอร์เรืองแสง

หลักการ: แสงที่มีความยาวคลื่นเฉพาะ (แสงกระตุ้น) จะฉายบนตัวอย่างน้ำ และวัดความเข้มของแสงความยาวคลื่นที่ยาวกว่า (แสงที่เปล่งออกมา) ที่ปล่อยออกมาจากสสารหลังจากที่ตื่นเต้น

แอปพลิเคชัน

เซ็นเซอร์คลอโรฟิลล์: โดยการวัดความเข้มของฟลูออเรสเซนซ์ของคลอโรฟิลล์ในสาหร่าย จะช่วยประมาณความเข้มข้นของสาหร่าย และเป็นเครื่องมือสำคัญในการเตือนล่วงหน้าถึงการบานของสาหร่าย

เซ็นเซอร์ CDOM/FDOM: วัดความเข้มข้นของอินทรียวัตถุที่ละลายด้วยสี/ฟลูออเรสเซนต์ ใช้สำหรับติดตามมลพิษอินทรีย์และประเมินยูโทรฟิเคชันของน้ำ

เซ็นเซอร์ปิโตรเลียม: ใช้คุณสมบัติการเรืองแสงของโพลีไซคลิกอะโรมาติกไฮโดรคาร์บอนในน้ำมันดิบ เพื่อติดตามมลพิษของน้ำมัน

เซ็นเซอร์วัดความขุ่น/แสงกระจัดกระจาย

หลักการ: วัดความเข้มของการกระเจิงของแสงด้วยอนุภาคแขวนลอยในน้ำ โดยปกติจะใช้อุปกรณ์ตรวจจับที่มีมุม 90° หรือ 180° (แสงที่ส่องผ่าน)

การใช้งาน: การวัดค่าความขุ่นโดยตรง

เซ็นเซอร์สเปกตรัมเลเซอร์

หลักการ: การใช้เลเซอร์เป็นแหล่งกำเนิดแสง มีข้อดีคือมีสีเดียวที่ดีและมีความสว่างสูง และสามารถบรรลุการวัดที่มีความไวสูง เช่น สเปกโทรสโกปีรามานและสเปกโทรสโกปีการดูดกลืนแสงเลเซอร์ไดโอดแบบปรับค่าได้

การใช้งาน: ใช้ในการตรวจวัดก๊าซละลาย (เช่น มีเทน CH4, คาร์บอนไดออกไซด์ CO2) และสารมลพิษต่างๆ

4. มีเซ็นเซอร์ไอออนประเภทใดบ้าง?

เซ็นเซอร์ไอออนส่วนใหญ่จะใช้เพื่อตรวจจับความเข้มข้นของไอออนจำเพาะในน้ำ และแกนกลางของพวกมันอยู่ที่อิเล็กโทรดคัดเลือกไอออนหรือเทคโนโลยีการตรวจจับเคมีไฟฟ้าที่คล้ายกัน

ประเภทหลัก ได้แก่ :

อิเล็กโทรดคัดเลือกไอออน

หลักการ: ที่ด้านบนของอิเล็กโทรด จะมีเมมเบรนคัดเลือกไอออนพิเศษที่ตอบสนองต่อไอออนเป้าหมายเท่านั้น จึงสร้างความต่างศักย์ไฟฟ้าทั้งสองด้านของเมมเบรน ขนาดของความต่างศักย์นี้เป็นสัดส่วนโดยตรงกับลอการิทึมของความเข้มข้นของไอออน (สมการ Nernst)

ประเภททั่วไป

อิเล็กโทรด pH: ISE สุดคลาสสิก มีความไวต่อ H+

อิเล็กโทรดไนโตรเจนแอมโมเนีย: วัด NH3 ในน้ำผ่านเมมเบรนการซึมผ่านของก๊าซ จากนั้นแปลงเป็นความเข้มข้นของแอมโมเนียไนโตรเจน

อิเล็กโทรดไนเตรต: วัด NO3-

อิเล็กโทรดฟลูออไรด์: วัด F-

อิเล็กโทรดไซยาไนด์: วัด CN-

อิเล็กโทรดแคลเซียม โพแทสเซียม โซเดียม คลอไรด์ไอออน ฯลฯ

เซ็นเซอร์โวลต์-แอมแปร์

หลักการ: โดยการใช้แรงดันไฟฟ้าที่แตกต่างกันไปที่อิเล็กโทรดทำงาน กระแสไฟฟ้าที่เกิดจากปฏิกิริยารีดอกซ์จะถูกวัด กระแสพีคสัมพันธ์กับความเข้มข้นของไอออน

การใช้งาน: มักใช้ในการวัดไอออนของโลหะหนัก เช่น ตะกั่ว Pb⊃2;⁺, แคดเมียม Cd⊃2;⁺, ทองแดง Cu⊃2;⁺, สังกะสี Zn⊃2;⁺ ฯลฯ โดยมีความไวสูงมาก

สรุปและเปรียบเทียบ

หมวดเซนเซอร์	หลักการสำคัญ	ข้อดี	ตัวบ่งชี้การวัดทั่วไป
เซ็นเซอร์ออปติคัล	ปฏิกิริยาระหว่างแสงกับสสาร (การดูดซับ การกระเจิง การเรืองแสง)	ไม่ต้องใช้รีเอเจนต์ มีการตอบสนองที่รวดเร็ว สามารถตรวจสอบได้อย่างต่อเนื่อง และต้องการการบำรุงรักษาที่ค่อนข้างต่ำ	ความขุ่น, COD, คลอโรฟิลล์ เอ, ไนเตรต, สารอินทรีย์ที่ละลาย
เซ็นเซอร์ไอออน	การเปลี่ยนแปลงศักย์ไฟฟ้าเคมีหรือกระแส (เมมเบรนคัดเลือกไอออน ปฏิกิริยารีดอกซ์)	การเลือกสรรที่ดี การวัดโดยตรง และใช้ได้กับไอออนหลายตัว	แอมโมเนีย ไนโตรเจน ไนเตรต ฟลูออไรด์ ไซยาไนด์ pH ไอออนโลหะหนักต่างๆ