القطب الكهربي للأكسجين المذاب

تتوفر الأنواع التالية من تقنيات حساسات الأكسجين المذاب للتطبيقات المخبرية والميدانية:

أ. قطب الأكسجين المذاب البصري (InLab OptiOx)

ب. قطب الأكسجين المذاب البولاروجرافي (InLab 605)

ج. القطب الكهربي للأكسجين المذاب الغلفاني (LE621)

يستخدم القطب الكهربي للأكسجين المذاب البصري صبغة خاصة مدمجة في غشاء عند طرف الحساس (كما هو موضح في الشكل). ويمكن إثارة هذه الصبغة بامتصاص الضوء الأزرق المنبعث داخليًا من الحساس. عندما تعود الصبغة المثارة إلى حالتها الأساسية، تتوهج بإصدار ضوء أحمر، يتم قياسه بواسطة جهاز كشف ضوئي داخل الحساس. عندما تكون جزيئات الأكسجين موجودة على السطح الخارجي للغشاء، يمكنها امتصاص الطاقة الزائدة من الصبغة المثارة. ومن خلال القيام بذلك، فإنها تقلل (تخمد) كمية التألق التي تصل إلى جهاز الكشف الضوئي. وكلما زاد الأكسجين الموجود في العينة، زاد الإخماد الفلوري، وانخفضت الإشارة المقيسة. كما يحتوي الحساس أيضًا على مصدر ضوء أحمر. هذا الضوء لا يثير الصبغة وبالتالي لا يسبب التألق، ولكنه ينعكس فقط بواسطة الصبغة ويتم قياسه بواسطة جهاز الكشف الضوئي. يُستخدم الضوء الأحمر كمرجع لحساب الانخفاض في الضوء المكتشف غير المرتبط بتبريد الأكسجين، مثل اضمحلال الصبغة أو الحساسية التي تعتمد على درجة حرارة جهاز الكشف. لمزيد من المعلومات التفصيلية، تعرف على المزيد في الفيديو التالي.
 

يحتوي القطب الكهربي على كاثود فضي محاط بمهبط معدني نبيل مصنوع من الذهب أو البلاتين. تُستقطب هذه الأقطاب الكهربية من خلال جهد ثابت، يتم توفيره بواسطة الجهاز. وبالتالي، يكتسب الآنود شحنة موجبة والكاثود شحنة سالبة. كلوريد البوتاسيوم هو الإلكتروليت ويتم احتواؤه في غشاء يفصله عن العينة. عندما يدخل الأكسجين إلى القطب الكهربي، يتم تقليل جزيئات الأكسجين عند الكاثود لتكوين أيونات الهيدروكسيد. نظرًا لأن إمكانات الاستقطاب ثابتة، فإن تفاعل الأكسجين يزيد من الإشارة الكهربية. ويتناسب هذا التأثير مع الضغط الجزئي للأكسجين في العينة. يستخدم القطب الكهربي تفاعلًا كيميائيًا يتأكسد فيه أنود الفضة ويُستهلك. في المقابل، فإن الكاثود نبيل ولا يشارك في التفاعل. ولكنه يوفر بدلًا من ذلك سطحًا يتم عليه تقليل الأكسجين بواسطة الإلكترونات المنقولة من الأنود عبر السلك.

يُصنع الأنود، الذي يحتوي على قطبين كهربيين، عادةً من الزنك أو الرصاص، بينما يُصنع الكاثود عادةً من الفضة أو معدن نبيل آخر. ترتبط الأقطاب الكهربية ببعضها البعض عن طريق الأسلاك، مما يسمح بتدفق التيار بينها. يتم تضمين هذه المكونات في عمود محكم الإغلاق بواسطة غشاء قابل للاختراق بشكل انتقائي للأكسجين (كما هو موضح في الشكل). يجب أن يكون الإلكتروليت مائيًا وقلويًا. يتيح دخول الأكسجين إلى القطب الكهربي حدوث تفاعل كيميائي يتأكسد فيه الأنود (يتبرع بالإلكترونات) ويُستهلك.
وعلى النقيض من ذلك، فإن الكاثود نبيل ولا يشارك في التفاعل: هو موجود كسطح تفاعل يتم تقليل الأكسجين عليه. تولد الإلكترونات المنقولة من الأنود إلى الكاثود عبر السلك تيارًا يمكن قياسه في مقياس الأكسجين المذاب. وكلما زاد الأكسجين الذي يدخل النظام، يتم توليد المزيد من التيار.
 

لذلك، لا تتطلب الحساسات الغلفانية أي وقت إحماء وتكون أكثر ثباتًا عند مستوى أقل من الأكسجين المذاب مقارنة بالحساسات البولاروجرافية. على العكس من ذلك، تتمتع الحساسات البولاروجرافية بعمر أطول. لمزيد من المعلومات حول مبادئ عمل الحساسات الفردية، يُرجى الرجوع إلى السؤالين 3 و4 أعلاه.

أ. يجب فحص الحساسات الكهروكيميائية للتأكد من سلامة الغشاء. بالإضافة إلى ذلك، يجب التأكد من تجديد الإلكتروليت بشكل صحيح، إذا كان من الضروري إعادة تعبئة الإلكتروليت.
ب. عند استخدام حساس بولاروجرافي، يجب ضمان الاستقطاب المناسب للحساس.
ج. لا تتطلب حساسات الأكسجين المذاب المخبرية البصرية أي تحضير قبل استخدامها.

بالنسبة لقياسات الأكسجين القياسية، تُعد معايرة نقطة واحدة عند تشبع أكسجين بنسبة 100% (هواء مشبع بالماء) كافية للعديد من التطبيقات. وبالنسبة لقياسات تركيز الأكسجين المنخفض (أقل من 10% أو 0.8 مجم/لتر)، يوصى بالحصول على نقطة معايرة ثانية باستخدام محلول عياري خالٍ من الأكسجين (وهذا يكافئ 0% من تشبع الأكسجين). ولهذا الغرض، تذوب الأقراص الخالية من الأكسجين في الماء للتخلص من كل الأكسجين المذاب فيه.

يكون التقليب ضروريًا بالنسبة لحساسات الأكسجين المذاب المخبرية الكهروكيميائية، لأن الحساسات تستهلك الأكسجين في أثناء القياس. يجب أن يتم التقليب بسرعة ثابتة. على عكس الحساسات الكهروكيميائية، لا تتطلب أقطاب الأكسجين المذاب البصرية التقليب لأنها لا تستهلك الأكسجين. لتقليل مدة القياس، يجب غمر طرف الحساس في العينة قبل بدء القياس. سيسمح هذا الإجراء بتوازن تركيز الأكسجين ودرجة الحرارة. يجب تجنب فقاعات الهواء عند طرف الحساس. وإلا، فسيتم أيضًا قياس تركيز الأكسجين في فقاعات الهواء، مما يؤدي إلى الحصول على نتائج خطأ.  

• نصائح عامة للتخزين:
  بعد القياس، يجب تنظيف الحساس بالماء ومسحه بمنديل رقيق. خاصة عند قياس العينات البيولوجية، يجب تجنب النمو الميكروبيولوجي بعناية. للحصول على الأداء الأمثل، يجب تخزين الحساس في بيئة آمنة في درجات حرارة تتراوح بين 5 و45 درجة مئوية، ويجب تجنب التغيرات السريعة في درجات الحرارة.
  
  
• حساس الأكسجين المذاب الغلفاني للتطبيقات المخبرية:
  للتخزين قصير المدى، يجب شطفه بالماء منزوع الأيونات ووضعه في محلول تخزين. للتخزين طويل المدى، يجب أيضًا قصر الدائرة فيه (لمنع التدهور بسبب الاستقطاب الذاتي المستمر) وتخزينه في مكان بارد.
  
  
• حساس الأكسجين المذاب البولاروجرافي للتطبيقات المخبرية:
  في أثناء التخزين قصير المدى، تجنب متطلبات الاستقطاب لمدة 6 ساعات، ويمكن تركه متصلًا بالجهاز. للتخزين طويل المدى، يجب فصله عن الجهاز لأن الاستقطاب المستمر سيقلل من عمره تدريجيًا. يمكن تخزينه لعدة أشهر، بشرط ملء الحساس بالإلكتروليت الداخلي ووضع الغطاء الواقي فوق الغشاء. ولكن لاستخدام الحساس مرة أخرى بعد أكثر من ثلاثة أشهر من التخزين، يجب استبدال الإلكتروليت. في حالة الرغبة في التخزين لأكثر من ستة أشهر، تجب إزالة الإلكتروليت.
  
  
• حساس الأكسجين المذاب المخبري البصري:
  يجب تخزين الحساس البصري جافًا. بالنسبة للحساسات المزودة بوحدة غشاء قابلة للاستبدال، يجب استبدال وحدة الغشاء بمجرد ظهور علامات تدني الأداء على الحساس.

معظمها حاصل على شهادة IP67، مما يضمن أن النظام المحمول بأكمله قادر على تحمل البيئات الرطبة وكثيرة المتطلبات.

تأتي معظم مسابير الأكسجين المذاب الخاصة بنا بمسبار درجة حرارة مدمج يساعد في قياس درجة الحرارة الصحيحة للعينة.

في الواقع، هذا الحساس مزود بعمود كبريتيد بولي فينيلين مقوى بالألياف الزجاجية وغشاء قياس محمي بشبكة فولاذية مما يجعل هذا الحساس مثاليًا للتطبيقات الصعبة.

يمثل الطلب البيولوجي على الأكسجين (BOD) كمية الأكسجين التي تستهلكها البكتيريا والكائنات الحية الدقيقة الأخرى في أثناء تحليل المواد العضوية في ظل الظروف الهوائية عند درجة حرارة محددة. يُعد الطلب البيولوجي على الأكسجين من المعلمات المهمة في محطات معالجة المياه، حيث يشير إلى درجة التلوث العضوي في المياه. لمعرفة المزيد، يمكنك الرجوع إلى دليلنا المخصص لهذا الموضوع: الطلب البيولوجي على الأكسجين من النظرية إلى التطبيق. من خلال مقياس الأكسجين المذاب SevenExcellence يمكن إعداد عملية تحديد الطلب البيولوجي على الأكسجين بسرعة هائلة.

نعم، إن InLab OptiOx مجهز تمامًا لقياس الطلب البيولوجي على الأكسجين. وبفضل مهايئ OptiOx BOD الخاص، يُعد الحساس مناسبًا تمامًا للقياسات في جميع حاويات الطلب البيولوجي على الأكسجين القياسية.

لا، فالتصميم القوي لـ InLab OptiOx والملحقات المتوافقة معه تجعله مثاليًا لمختلف التطبيقات، سواء في المختبر أو في الأماكن المفتوحة. يوفر واقي الحماية الفولاذي OptiOx (كما هو موضح أدناه) حماية الحساس في البيئات غير المناسبة. كما أنه خفيف الوزن، مما يعني أنه يمكن تمديده بسهولة إلى نقاط قياس أقل.