Dissolved Oxygen Sensor (เซนเซอร์วัดค่าออกซิเจนละลายน้ำ) จาก ACCURA

ออกซิเจนที่ละลายน้ำคือการวัดปริมาณโมเลกุลออกซิเจนอิสระในน้ำ ความเข้มข้นของ DO เป็นตัวบ่งชี้ที่สำคัญของความสมบูรณ์ของระบบนิเวศทางน้ำ เนื่องจากออกซิเจนเป็นสิ่งจำเป็นสำหรับสิ่งมีชีวิตเกือบทุกรูปแบบ

Dissolved Oxygen Sensor ทำงานโดยการวัดปริมาณออกซิเจนที่แพร่กระจายผ่านเมมเบรนที่ซึมผ่านได้ (หรือกึ่งซึมผ่านได้) เข้าไปในหัววัด (เซนเซอร์) เมื่อออกซิเจนเข้าสู่เซ็นเซอร์ จะเกิดปฏิกิริยารีดักชันทางเคมี ทำให้เกิดสัญญาณไฟฟ้า สัญญาณนี้จะถูกอ่านโดยโพรบ DO และแสดงบนมิเตอร์

ออกซิเจนละลายน้ำ (DO) มีสองแหล่งที่มาหลัก: บรรยากาศ (ออกซิเจนโมเลกุล) และการสังเคราะห์ด้วยแสงซึ่งเป็นผลพลอยได้ สิ่งมีชีวิตในน้ำส่วนใหญ่ต้องการออกซิเจนละลายเพื่อความอยู่รอด ซึ่งมีความสำคัญต่อกระบวนการทางเคมีในสิ่งแวดล้อมทางน้ำ ขึ้นอยู่กับอุตสาหกรรมที่คุณทำงานอยู่ ขึ้นอยู่กับเหตุผลที่คุณทดสอบ DO และโพรบ DO ใดดีที่สุดสำหรับคุณ

แม้ว่าจะมีหลายวิธีในการทดสอบ DO ในน้ำ หากคุณกำลังทดสอบในห้องปฏิบัติการหรือในภาคสนาม (การบำบัดน้ำเสีย) วิธีที่ง่ายที่สุดในการทดสอบ DO ในน้ำคือการใช้หัววัดเซ็นเซอร์ออกซิเจนละลายน้ำในการวิเคราะห์ด้วยไฟฟ้าหรือเคมีไฟฟ้า

หัววัดออกซิเจนละลายน้ำจะจัดการกับปฏิกิริยารีดอกซ์ (redox) โดยให้การตรวจวัดแบบเรียลไทม์อย่างต่อเนื่อง เนื่องจากมีแรงดันไฟฟ้าที่ใช้ หัววัด DO ส่วนใหญ่จึงต้องมี “เวลาอุ่นเครื่อง” ก่อนที่จะใช้ในการโพลาไรซ์อิเล็กโทรดก่อนที่จะวัด DO ในน้ำ

หลังจากเชื่อมต่อหัววัด DO เข้ากับมิเตอร์แล้ว เซนเซอร์อิเล็กโทรด (หัววัด DO) จะถูกจุ่มลงในสารละลายที่กำลังวัด เมื่อเชื่อมต่อเซ็นเซอร์ DO เข้ากับมิเตอร์ จะสามารถใช้แรงดันไฟฟ้ากับอิเล็กโทรดภายในได้ โมเลกุลของออกซิเจน (O2) มาถึงเมมเบรนและเข้าถึงอิเล็กโทรดโดยการแพร่กระจายผ่านเมมเบรนที่ซึมผ่านได้/กึ่งซึมผ่านได้ กระแสไฟฟ้าเล็กน้อยไหลระหว่างอิเล็กโทรด (แคโทดและแอโนด) ปริมาณกระแสไฟฟ้าที่ไหลระหว่างอิเล็กโทรดเป็นสัดส่วนกับความเข้มข้นของ O2 ในสารละลาย ปริมาณ DO ในสารละลายวัดโดยการวัดกระแสโดยใช้มิเตอร์ที่ปรับเทียบแล้ว

อย่างไรก็ตาม เซ็นเซอร์วัดค่าออกซิเจนละลายน้ำมีข้อเสียเมื่อทำการตรวจวัด DO โดยจะใช้ปริมาณ O2 จากสารละลายเท่ากับปริมาณที่กระจายอยู่ในเซ็นเซอร์ เป็นผลให้ปริมาณ O2 ในบริเวณใกล้เคียงกับโพรบ DO ลดลง ดังนั้น หากใช้โพรบปัจจุบัน จะต้องกวนโพรบ DO ในสารละลายเพื่อให้ได้การวัดที่แม่นยำ

หัววัด DO แบบไฟฟ้าจะสร้างแรงดันไฟฟ้าเมื่อ O2 กระจายผ่านเมมเบรนของหัววัด เมมเบรนแบบกึ่งซึมผ่านได้บางช่วยให้ออกซิเจนผ่านและป้องกันไม่ให้สิ่งอื่นผ่านได้

เมื่อ O2 ผ่านเมมเบรนและสารละลายอิเล็กโทรไลต์ไปยังอิเล็กโทรด O2 จะละลายภายในฝาโพรบที่มีอิเล็กโทรไลต์บัฟเฟอร์ ส่งผลให้ O2 ทำปฏิกิริยากับแคโทด (อิเล็กโทรดแพลตตินัม) จึงได้รับอิเล็กตรอน อิเล็กตรอนตัวนี้เองที่มอบให้กับโมเลกุล O2 ดังนั้นจึงสร้างแรงดันไฟฟ้าระหว่างแอโนด (อิเล็กโทรดซิลเวอร์คลอไรด์) และแคโทดภายในโพรบ DO

เมื่อโพรบ DO ตรวจพบกระแสแล้ว มิเตอร์ที่เชื่อมต่ออยู่จะสามารถแปลงการอ่านค่าเป็นความเข้มข้นของ DO ได้

เซนเซอร์ออกซิเจนละลายน้ำวัดโดยวิธีเรืองแสง ด้านบนของเซนเซอร์หุ้มด้วยชั้นวัสดุเรืองแสง เมื่อแสงสีน้ำเงินที่ปล่อยออกมาจากเซนเซอร์ฉายรังสีวัสดุฟลูออเรสเซนต์ วัสดุฟลูออเรสเซนต์จะตื่นเต้นที่จะปล่อยแสงสีแดง เนื่องจากโมเลกุลออกซิเจนสามารถดึงพลังงานออกไปได้ (เอฟเฟกต์ดับ) เวลาและความเข้มของแสงสีแดงที่ตื่นเต้นจึงแปรผกผันกับความเข้มข้นของโมเลกุลออกซิเจน และความเข้มข้นของออกซิเจนที่ละลายในน้ำสามารถคำนวณได้จากการคำนวณ

หัววัดออกซิเจนละลายน้ำทำงานโดยการวัดปริมาณออกซิเจนที่แพร่กระจายผ่านเมมเบรนเข้าไปในเซ็นเซอร์ เมื่อออกซิเจนเข้าสู่เซนเซอร์ จะเกิดปฏิกิริยารีดักชันทางเคมี ทำให้เกิดสัญญาณไฟฟ้า สัญญาณจะถูกอ่านโดยโพรบ DO และแสดงบนมิเตอร์