czujnik tlenu rozpuszczonego
KNOW HOW

Tlenomierz do wody – optyczny pomiar tlenu rozpuszczonego w wodzie

Wszystkie gałęzie przemysłu jakkolwiek związane z wodą m.in. ciepłownictwo czy akwakultura, wykonują pomiar zawartości tlenu w wodzie. W poniższym artykule odpowiadamy na związane z tym procesem pytania – dowiesz się m.in. jakie są rodzaje czujników tlenu, jakie są ich wady i zalety oraz jak przebiega pomiar.

Gdzie dokonuje się pomiaru tlenu rozpuszczonego w wodzie?

We wszystkich gałęziach przemysłu związanych z wodą dokonuje się pomiaru zawartości tlenu rozpuszczonego w niej. Ten parametr ma duże znaczenie dla funkcjonowania ekosystemów wodnych – odzwierciedla ich "zdrowie", czyli m.in. równowagę pomiędzy zaopatrzeniem w tlen z atmosfery i fotosyntezą. Informuje on również o jakości wody.

W związku z tym kontrola zawartości tlenu jest konieczna m.in. w systemach ciepłowniczych, gdzie obecność tlenu jest oznaką korozji, jak również w hodowlach ryb, gdzie jest on niezbędny do przeżycia dla ryb i roślin.

Jaki jest dopuszczalny poziom rozpuszczonego tlenu?

Zdrowa woda powinna mieć generalne stężenie rozpuszczonego tlenu powyżej 6,5-8 mg/L i pomiędzy około 80-120%.

Tlenomierze – zastosowanie

Typowe aplikacje, w których wykorzystywane są czujniki tlenu:

• Monitorowanie wody pitnej

• Hodowla ryb (słodka i słona woda)

• W oczyszczalniach ścieków komunalnych i przemysłowych

• Ogólna technologia wody i ścieków

• Uniwersytety i instytucje edukacyjne

Czujniki tlenu rozpuszczonego w wodzie wykorzystywane są m.in. w hodowli ryb

Podstawy pomiaru stężenia tlenu rozpuszczonego w wodzie

Jednostka pomiarowa

Tlen jest mierzony np. w mg/l, ppm, ppb lub %/objętość.

Wpływ na wartości pomiarowe

Należy wziąć pod uwagę, że na wynik pomiaru mają wpływ takie wartości, jak:

  • temperatura roztworu pomiarowego – może być kompensowana przez wbudowany czujnik temperatury tak jak w sondzie tlenu JUMO digiLine O-DO S10
  • ciśnienie powietrza w otoczeniu
  • zasolenie

Czujniki elektrometryczne a optyczne do pomiaru nasycenia wody tlenem

Istnieją dwa rodzaje czujników do pomiaru tlenu rozpuszczonego w wodzie: elektrometryczne i optyczne.

Elektrometryczne czujniki tlenu rozpuszczonego

Elektrometryczne czujniki, mierzą stężenie rozpuszczonego tlenu w wodzie na podstawie wytworzonego prądu elektrycznego.

Stosując elektrometryczną metodę pomiaru tlenu, nie da się uniknąć rozkładu anody oraz zużycia elektrolitu podczas eksploatacji.

Optyczne czujniki tlenu rozpuszczonego w wodzie

Optyczne czujniki, zwane również czujnikami luminescencyjnymi, mierzą stężenie tlenu rozpuszczonego w wodzie na podstawie wygaszania luminescencji w obecności tlenu.

Luminescencja – zasada działania optycznych czujników tlenu

Luminescencja to bardzo czuła metoda badawcza, która pomaga w wykrywaniu różnych substancji. W optycznych czujnikach tlenu pomiar z jej wykorzystaniem przebiega w następujący sposób:

  1. Czujnik posiada nasadkę z wewnętrzną powłoką luminoforu.
  2. Źródło światła wewnątrz czujnika cyklicznie oświetla luminofor.
  3. Luminofor, pochłaniając energię, zmienia swój stan podstawowy na stan wzbudzony. Po pewnym czasie powraca do stanu podstawowego, tracąc ciepło i emituje pozostałą energię w postaci światła czerwonego (zwanego promieniowaniem fluorescencyjnym), które jest wykrywane przez fotodiodę w korpusie czujnika.
  4. W obecności tlenu luminofor zderza się z nim i następuje brak zatrzymanie  emisji promieniowania luminescencyjnego.
  5. W procesie nie jest zużywany tlen, nie jest wymagany minimalny przepływ. Ta metoda pomiarowa umożliwia wysoką dokładność pomiaru nawet przy niskich stężeniach tlenu.


Optyczny czujnik tlenu – zasada działania

Optyczny czujnik tlenu – zalety

Zaletami czujników optycznych opartych na luminescencji, w porównaniu do czujników elektrometrycznych są:

  • stabilność i precyzja pomiaru przez dłuższy czas – kalibrację przeprowadza się rzadko
  • mniejsze nakłady na prace konserwacyjne
  • brak wymiany elektrolitów
  • nie jest wymagane napięcie polaryzacyjne
  • brak minimalnego dopływu
  • niski dryf