Elettrodo per ossigeno disciolto

Per l'uso in laboratorio e in applicazioni sul campo sono disponibili i seguenti tipi di tecnologie per sensori di ossigeno disciolto:

a. Elettrodo ottico DO (InLab OptiOx)

b. Elettrodo polarografico per ossigeno disciolto (InLab 605)

c. Elettrodo galvanico per ossigeno disciolto (LE621)

Un elettrodo ottico per ossigeno disciolto utilizza un colorante speciale incorporato in una membrana situata sulla punta del sensore (come mostrato nella figura). Il colorante si attiva assorbendo la luce blu emessa all'interno del sensore. Quando il colorante torna allo stato di energia minima, emette una fluorescenza sotto forma di luce rossa, che viene misurata da un fotorilevatore all'interno del sensore. Se sulla superficie esterna della membrana sono presenti delle molecole di ossigeno, queste assorbono l'energia in eccesso del colorante attivato. In questo modo riducono (quenching) la quantità di fluorescenza che raggiunge il fotorilevatore. Più ossigeno è presente nel campione, maggiore sarà il quenching della fluorescenza e minore il segnale misurato. Il sensore contiene inoltre una sorgente luminosa di colore rosso. Questa luce non eccita il colorante, pertanto non causa fluorescenza, ma è semplicemente riflessa dal colorante e misurata dal fotorilevatore. La luce rossa è utilizzata come riferimento per valutare un'eventuale riduzione della luce rilevata non correlata al quenching di ossigeno, ad esempio relativa al decadimento del colorante o alla sensibilità dipendente dalla temperatura del rilevatore. Per maggiori informazioni dettagliate, guardate il video seguente.
 

L'elettrodo ha un anodo in argento circondato da un catodo in metallo nobile, oro o platino. Questi elettrodi sono polarizzati da una tensione costante, fornita dallo strumento. Di conseguenza, l'anodo acquista una carica positiva e il catodo una negativa. Il KCI funge da elettrolita ed è contenuto in una membrana che lo separa dal campione. Quando l'ossigeno entra nell'elettrodo, le molecole di ossigeno sono ridotte sul catodo e formano ioni di idrossido. Dato che il potenziale di polarizzazione è mantenuto costante, la reazione dell'ossigeno aumenta il segnale elettrico. Questo effetto è proporzionale alla pressione parziale dell'ossigeno nel campione. L'elettrodo utilizza una reazione chimica in cui l'anodo in argento è ossidato e consumato. Al contrario, il catodo è realizzato in metallo nobile e non partecipa alla reazione. Fornisce invece una superficie sulla quale l'ossigeno viene ridotto dagli elettroni trasportati dall'anodo attraverso il filo.

Contiene due elettrodi: l'anodo in genere è in zinco o piombo, mentre il catodo di solito è in argento o altro metallo nobile. Gli elettrodi sono interconnessi tramite fili, che consentono il passaggio della corrente. Questi componenti sono racchiusi in un corpo sigillato da una membrana selettivamente permeabile all'ossigeno (come mostrato nella figura). L'elettrolita deve essere acquoso e alcalino. Quando l'ossigeno entra nell'elettrodo, si attiva una reazione chimica in cui l'anodo viene ossidato (cede elettroni) e consumato.
Il catodo, in metallo nobile, non partecipa invece alla reazione, ma funge da superficie di reazione sulla quale l'ossigeno viene ridotto. Gli elettroni trasportati dall'anodo al catodo attraverso il filo generano una corrente, che può essere misurata dal misuratore di ossigeno disciolto. Più ossigeno entra nel sistema, più corrente viene generata.
 

Quindi, i sensori galvanici non richiedono tempi di riscaldamento e sono più stabili a un livello inferiore di ossigeno disciolto rispetto alle sonde polarografiche. Al contrario, i sensori polarografici hanno una durata maggiore. Per maggiori informazioni sui principi di funzionamento di ogni tipo di sensore, vedere le domande 3 e 4 sopra.

a. È necessario verificare che la membrana dei sensori elettrochimici sia integra. Inoltre, occorre controllare che il sensore sia correttamente rabboccato con l'elettrolita, se il riempimento è possibile.
b. Quando si utilizza un sensore polarografico, è necessario verificare che sia polarizzato in modo corretto.
c. I sensori ottici di ossigeno disciolto da laboratorio non richiedono alcuna preparazione prima dell'uso.

Per misure dell'ossigeno standard, una taratura a 1 punto con saturazione di ossigeno del 100% (aria saturata di acqua) è sufficiente per molte applicazioni. Per misurare concentrazioni dell'ossigeno basse (inferiori al 10% o a 0,8 mg/L), si consiglia di utilizzare un secondo punto di taratura usando una soluzione standard priva di ossigeno (che corrisponde a una saturazione dell'ossigeno pari a 0%). A questo scopo, delle compresse senza contenuto di ossigeno vengono disciolte in acqua per eliminare tutto l'ossigeno disciolto presente nel liquido.

È necessario eseguire un'agitazione per i sensori elettrochimici di ossigeno disciolto da laboratorio perché i sensori consumano ossigeno durante la misura. La velocità di agitazione deve essere mantenuta costante. A differenza dei sensori elettrochimici, gli elettrodi ottici per ossigeno disciolto non richiedono agitazione perché non consumano ossigeno. Per ridurre la durata della misura, la punta del sensore deve essere immersa nel campione prima di iniziare l'operazione. Questa procedura consente alla temperatura e alla concentrazione dell'ossigeno di equilibrarsi. Sulla punta del sensore non devono essere presenti bolle d'aria. In caso contrario, verrà misurata anche la concentrazione di ossigeno delle bolle d'aria, determinando risultati errati.  

• Suggerimenti generali di conservazione:
  Dopo una misura, pulire il sensore con acqua e asciugarlo con un panno morbido. Soprattutto quando si misurano campioni biologici, la crescita microbiologica deve essere attentamente evitata. Per prestazioni ottimali, il sensore deve essere conservato in un ambiente sicuro a una temperatura compresa tra 5 e 45 °C; occorre evitare sbalzi repentini di temperatura.
  
  
• Sensore galvanico di ossigeno disciolto per applicazioni di laboratorio:
  Per una conservazione a breve termine, sciacquarlo con acqua deionizzata e conservarlo in un'apposita soluzione. Per una conservazione a lungo termine, deve anche essere cortocircuitato (per evitare il deterioramento dovuto alla continua auto-polarizzazione) e conservato in un luogo fresco.
  
  
• Sensore polarografico DO per applicazioni di laboratorio:
  Durante la conservazione a breve termine non richiede la polarizzazione di 6 ore; può essere lasciato collegato allo strumento. Per una conservazione a lungo termine, scollegarlo dallo strumento perché la polarizzazione continua riduce gradualmente la sua durata. Può essere conservato per diversi mesi, purché il sensore sia riempito con l'elettrolita interno e il cappuccio di protezione sia posizionato sulla membrana. Tuttavia, per utilizzare di nuovo il sensore dopo oltre tre mesi di conservazione, l'elettrolita deve essere sostituito. Se si prevede una conservazione superiore a sei mesi, è necessario rimuovere l'elettrolita.
  
  
• Sensore ottico DO da laboratorio:
  I sensori ottici devono essere conservati asciutti. Il modulo membrana sostituibile, se presente, deve essere cambiato non appena il sensore mostra segni di prestazioni ridotte.

La maggior parte di essi è dotata di protezione IP67, che certifica che l'intero sistema portatile è resistente all'umido e può essere utilizzato in ambienti difficili.

La maggior parte delle sonde di ossigeno disciolto da laboratorio è dotata di rilevatore di temperatura integrato che consente di stabilire la temperatura corretta del campione.

Sì, grazie al corpo in PPS rinforzato in fibra di vetro e a una membrana di misura protetta da una rete in acciaio, questo sensore è ideale per applicazioni difficili.

La richiesta biochimica di ossigeno (BOD) rappresenta la quantità di ossigeno consumata da batteri e altri microrganismi durante la decomposizione delle sostanze organiche in condizioni aerobiche a una determinata temperatura. Il valore BOD è un parametro importante per gli impianti di trattamento delle acque e indica il grado di inquinamento organico dell'acqua. Per maggiori informazioni, consultate la nostra guida su questo argomento: Biochemical Oxygen Demand From Theory to Practice (Richiesta biochimica di ossigeno: dalla teoria alla pratica). Sul misuratore di ossigeno disciolto SevenExcellence è possibile impostare rapidamente il processo di determinazione del valore BOD.

Sì, l'elettrodo InLab OptiOx è perfettamente equipaggiato per misurare il BOD. L'adattatore speciale BOD OptiOx rende il sensore ideale per eseguire le misure in tutti i contenitori per la determinazione del BOD standard.

No. Dotato di struttura robusta e specifici accessori, InLab OptiOx è ideale per varie applicazioni, sia in laboratorio che all'aperto. L'elemento protettivo in acciaio di OptiOx (mostrato sotto) protegge il sensore negli ambienti difficili. Grazie al peso ridotto può essere esteso facilmente per raggiungere punti di misura in posizione ribassata.