Electrodo de oxígeno disuelto

Para aplicaciones de laboratorio y de campo, se pueden usar los siguientes tipos de tecnologías de sensor de oxígeno disuelto:

a. Electrodo óptico de oxígeno disuelto (InLab OptiOx)

b. Electrodo polarográfico de oxígeno disuelto (InLab 605)

c. Electrodo galvánico de oxígeno disuelto (LE621)

Los electrodos ópticos de OD emplean un colorante especial incorporado en la membrana de la punta del sensor (como se muestra en la imagen). Este colorante se excita al absorber la luz azul que emite el sensor en su interior. Cuando vuelve a su estado normal, el colorante excitado emite una luz fluorescente roja que se mide con el fotodetector situado dentro del sensor. Si en la superficie exterior de la membrana hay moléculas de oxígeno, estas absorben el exceso de energía del colorante excitado y, en consecuencia, reducen (extinguen) la cantidad de fluorescencia que llega al fotodetector. Cuanto más oxígeno contenga la muestra, más se extinguirá la fluorescencia y menor será la señal medida. El sensor también alberga una fuente de luz roja. Aunque el colorante no se excita con esta luz y, por tanto, no se produce fluorescencia, sí que es capaz de reflejarla para que el fotodetector la mida. La luz roja se usa como referencia para identificar cualquier disminución de la cantidad de luz detectada que no esté relacionada con la extinción por oxígeno, como, por ejemplo, una reducción de colorante o la sensibilidad dependiente de la temperatura del detector. Para obtener información más detallada, vea el siguiente vídeo.
 

Este tipo de electrodos incorporan un ánodo de plata rodeado de un cátodo de metal noble hecho de oro o platino. El instrumento polariza estos electrodos con una tensión constante. Como consecuencia, el ánodo adquiere una carga positiva y, el cátodo, una negativa. La membrana contiene el electrolito, hecho de KCl, y lo mantiene separado de la muestra. Cuando entra oxígeno en el electrodo, las moléculas de oxígeno se reducen en el cátodo para formar iones de hidróxido. El potencial de polarización se mantiene constante, de modo que la reacción de oxígeno aumenta la señal eléctrica. Este efecto es proporcional a la presión parcial del oxígeno en la muestra. El electrodo emplea una reacción química en la que el ánodo de plata se oxida y se consume. El cátodo, por el contrario, al estar hecho de metales nobles, no participa en la reacción, sino que proporciona una superficie en la que reducir el oxígeno con los electrones que se trasladan desde el ánodo por el cable.

El ánodo, que contiene dos electrodos, suele estar hecho de zinc o plomo, mientras que el cátodo está fabricado normalmente con plata u otro metal noble. Los electrodos están interconectados con cables, de modo que la corriente fluye entre ellos. Estos componentes se albergan dentro de un cuerpo sellado por una membrana con permeabilidad selectiva al oxígeno (como se muestra en la imagen). El electrolito debe ser acuoso y alcalino. Cuando el oxígeno entra en el electrodo, se produce una reacción química que oxida (dona electrones) y consume el ánodo.
El cátodo, por el contrario, al estar hecho de metales nobles, no participa en la reacción: su función consiste en proporcionar una superficie de reacción en la que reducir el oxígeno. Los electrones que se trasladan del ánodo al cátodo mediante los cables generan una corriente que puede medirse con el medidor de OD. Cuanto más oxígeno entre en el sistema, más corriente se generará.
 

Por tanto, los sensores galvánicos no requieren ninguna preparación y son más estables a un nivel de oxígeno disuelto más bajo que las sondas polarográficas. No obstante, los sensores polarográficos tienen una mayor vida útil. Para más información sobre los principios de funcionamiento de cada sensor, consulte las preguntas 3 y 4.

a. Los sensores electroquímicos se deben revisar para asegurar la integridad de la membrana. Además, debe asegurar que el electrolito se reponga correctamente, si se aplica el rellenado del mismo.
b. Cuando se usa un sensor polarográfico, hay que asegurar que se ha polarizado de forma adecuada.
c. Los sensores ópticos de OD para laboratorio no requieren ningún tipo de preparación antes de su uso.

En el caso de las mediciones de oxígeno estándar, una calibración de un punto a una saturación de oxígeno del 100 % (aire saturado con agua) es suficiente para la mayoría de las aplicaciones. Para medir concentraciones bajas de oxígeno (por debajo del 10 % o de los 0,8 mg/l), se recomienda determinar un segundo punto de calibración usando una solución patrón sin oxígeno, es decir, con una saturación de oxígeno del 0 %. En estos casos, se disuelven pastillas de cero oxígeno en el agua para eliminar todo su contenido de oxígeno disuelto.

Los sensores electroquímicos de OD para laboratorio consumen mucho oxígeno mientras miden, por lo que es necesario agitar las muestras, lo cual se debe hacer a una velocidad constante. A diferencia de los sensores electroquímicos, los electrodos ópticos de OD no consumen oxígeno y, por lo tanto, no requieren que se agite la muestra. Para reducir la duración de las mediciones, la punta del sensor se debe sumergir en la muestra antes de empezar a medir. Con este procedimiento, se equilibrarán la concentración de oxígeno y la temperatura. Se debe evitar la presencia de burbujas de aire en la punta del sensor, de lo contrario, la concentración de oxígeno de esas burbujas también se medirá y dará lugar a falsos resultados.  

• Consejos generales de almacenamiento:
  Después de cada medición, se deben limpiar los sensores con agua y un paño suave. Es muy importante evitar que se produzca crecimiento microbiológico, especialmente cuando se miden muestras biológicas. Para disfrutar de un rendimiento óptimo, los sensores se deben almacenar en un entorno seguro y a una temperatura entre los 5 y los 45 °C; se deben evitar cambios bruscos de temperatura.
  
  
• Sensores galvánicos de OD para aplicaciones de laboratorio:
  Para su almacenamiento a corto plazo, debe enjuagarlos con agua desionizada y colocarlos en una solución de almacenamiento. Para su almacenamiento a largo plazo, también es necesario desconectar los circuitos (para evitar su deterioro debido a una autopolarización continua) y almacenarlos en un lugar frío.
  
  
• Sensores polarográficos de OD para aplicaciones de laboratorio:
  Si se van a almacenar por poco tiempo, se puede ignorar el requisito de 6 horas de polarización, es decir, pueden quedarse conectados al instrumento. Para almacenarlos durante más tiempo, hay que desconectarlos del dispositivo para evitar que la polarización continua reduzca gradualmente su vida útil. Si el interior del sensor está relleno con electrolito y la membrana está protegida con su tapón, es posible almacenarlo durante varios meses. No obstante, si quiere usar un sensor que ha pasado más de tres meses almacenado, tendrá que sustituir el electrolito. Si piensa almacenar el sensor durante más de seis meses, tendrá que retirar el electrolito.
  
  
• Sensores ópticos de OD para laboratorio:
  Los sensores ópticos deben almacenarse en entornos secos. En los sensores con módulo de membrana sustituible, este se debe sustituir en cuanto el rendimiento del sensor empiece a mostrar signos de haberse reducido.

La mayoría de ellos cuentan con certificación IP67 para asegurar que todo su sistema portátil de medición sea capaz de soportar entornos húmedos y exigentes.

La mayoría de nuestras sondas de OD para laboratorio incorporan una sonda de temperatura que ayuda a medir la temperatura correcta de las muestras.

En efecto, estos sensores están equipados con un cuerpo de PPS reforzado con fibra de vidrio y una membrana de medición protegida por una malla de acero que los convierte en la opción ideal para las aplicaciones más exigentes.

La demanda biológica de oxígeno (DBO) es la cantidad de oxígeno que consumen las bacterias y otros microorganismos cuando descomponen materia orgánica en condiciones aeróbicas y a una temperatura específica. La DBO es un parámetro importante en las depuradoras de aguas residuales, ya que con él se determina el grado de contaminación orgánica del agua. Para obtener más información, puede consultar nuestra guía específica sobre esta cuestión: Biochemical Oxygen Demand From Theory to Practice (Demanda biológica de oxígeno: de la teoría a la práctica). Con el medidor de OD SevenExcellence puede determinar la DBO de su proceso al instante.

Sí, los electrodos InLab OptiOx están perfectamente equipados para medir la DBO. Gracias al adaptador especial OptiOx para DBO, estos sensores son ideales para realizar mediciones en todos los recipientes para DBO estándares.

No, el robusto diseño de los electrodos InLab OptiOx y los accesorios complementarios son ideales para distintas aplicaciones, tanto en el laboratorio como al aire libre. El protector OptiOx de acero (en la siguiente imagen) protege al sensor frente a entornos hostiles. Se trata de un accesorio ligero, por lo que se puede llevar a puntos de medición más bajos.