Elektroda do pomiaru zawartości tlenu rozpuszczonego

Do zastosowań laboratoryjnych i terenowych dostępne są następujące typy czujników tlenu rozpuszczonego:

a. Optyczna elektroda do pomiaru tlenu rozpuszczonego (InLab OptiOx)

b. Polarograficzna elektroda do pomiaru tlenu rozpuszczonego (InLab 605)

c. Galwaniczna elektroda do pomiaru tlenu rozpuszczonego (LE621)

Optyczna elektroda tlenu rozpuszczonego wykorzystuje specjalny barwnik osadzony w membranie na końcu czujnika (jak pokazano na rysunku). Barwnik ten może zostać wzbudzony przez absorpcję niebieskiego światła emitowanego wewnętrznie przez czujnik. Powracając do stanu podstawowego, wzbudzony barwnik fluoryzuje, emitując czerwone światło, które jest mierzone przez fotodetektor wewnątrz czujnika. Gdy na zewnętrznej powierzchni membrany obecne są cząsteczki tlenu, mogą one absorbować nadmiar energii wzbudzonego barwnika. W ten sposób zmniejszają (wygaszają) ilość energii wyemitowanej w drodze fluorescencji, która dociera do fotodetektora. Im więcej tlenu znajduje się w próbce, tym większe wygaszanie fluorescencji i tym słabszy jest mierzony sygnał. Czujnik zawiera również źródło światła czerwonego. Światło to nie wzbudza barwnika, a więc nie powoduje fluorescencji i jest jedynie przez niego odbijane, a następnie mierzone przez fotodetektor. Światło czerwone jest używane jako odniesienie, aby uwzględnić spadek wykrywanego światła, który nie jest związany z tlenem, np. spowodowany przez rozpad barwnika lub zależność czułości detektora od temperatury. Aby uzyskać bardziej szczegółowe informacje, zapoznaj się z poniższym filmem.
 

Elektroda ma anodę srebrną otoczoną katodą z metalu szlachetnego, takiego jak złoto lub platyna. Elektrody te są polaryzowane stałym napięciem dostarczanym przez urządzenie. W konsekwencji anoda uzyskuje ładunek dodatni, a katoda ujemny. Elektrolitem jest KCl oddzielony od próbki przez membranę. Kiedy tlen dostaje się do elektrody, cząsteczki tlenu są redukowane na katodzie, tworząc jony wodorotlenkowe. Ponieważ potencjał polaryzacji jest utrzymywany na stałym poziomie, reakcja tlenu intensyfikuje sygnał elektryczny. Efekt ten jest proporcjonalny do ciśnienia cząstkowego tlenu w próbce. Elektroda wykorzystuje reakcję chemiczną, w której srebrna anoda jest utleniana i zużywana. Katoda z kolei jest wykonana z metalu szlachetnego i nie bierze udziału w reakcji. Stanowi natomiast powierzchnię, na której tlen jest redukowany przez elektrony przepływające przewodem z anody.

Czujnik zawiera dwie elektrody – anodę, która jest zwykle wykonana z cynku lub ołowiu, i katodę, zwykle wykonaną ze srebra lub innego metalu szlachetnego. Elektrody są ze sobą połączone przewodami, co umożliwia przepływ prądu między nimi. Elementy te są zamknięte w pręcie, uszczelnionym membraną przepuszczającą tlen (jak pokazano na rysunku). Elektrolit musi być roztworem wodnym o odczynie zasadowym. Dostanie się tlenu do elektrody umożliwia reakcję chemiczną, w której anoda jest utleniana (oddaje elektrony) i zużywana.
Katoda, która jest wykonana z metalu szlachetnego, nie bierze udziału w reakcji: stanowi ona powierzchnię reakcyjną, na której zachodzi redukcja tlenu. Elektrony przepływające przez przewód z anody do katody generują prąd, który może być mierzony w mierniku DO. Im więcej tlenu dostaje się do systemu, tym więcej wygenerowanego prądu.
 

W porównaniu z sondami polarograficznymi czujniki galwaniczne nie wymagają zatem czasu nagrzewania i są bardziej stabilne przy niższym poziomie rozpuszczonego tlenu. Z drugiej strony, czujniki polarograficzne mają dłuższą żywotność. Więcej informacji na temat zasad działania poszczególnych czujników znajduje się w pytaniach 3 i 4 powyżej.

a. Czujniki elektrochemiczne muszą być sprawdzane pod kątem integralności membrany. W przypadku uzupełniania elektrolitu należy się upewnić, że jest to wykonywane właściwie.
b. W przypadku stosowania czujnika polarograficznego należy zapewnić jego właściwą polaryzację.
c. Optyczne laboratoryjne czujniki DO nie wymagają żadnego przygotowania przed ich użyciem.

Przy standardowych pomiarach tlenu 1-punktowe wzorcowanie przy 100% nasyceniu tlenem (powietrze nasycone wodą) jest wystarczające w przypadku wielu zastosowań. Do pomiarów niskiego stężenia tlenu (poniżej 10% lub 0,8 mg/l) zaleca się wykorzystanie drugiego punktu wzorcowania z użyciem beztlenowego roztworu wzorcowego (odpowiada to nasyceniu tlenem 0%). W tym celu w wodzie rozpuszcza się tabletki usuwające tlen, aby wyeliminować całą jego rozpuszczoną zawartość.

W przypadku laboratoryjnych elektrochemicznych czujników tlenu rozpuszczonego mieszanie jest konieczne, ponieważ czujniki zużywają tlen podczas pomiaru. Mieszanie powinno odbywać się ze stałą prędkością. W przeciwieństwie do czujników elektrochemicznych, optyczne elektrody DO nie wymagają mieszania, ponieważ nie zużywają tlenu. W celu skrócenia czasu trwania pomiaru końcówka sondy powinna być zanurzona w próbce przed rozpoczęciem pomiaru. Procedura ta pozwoli na wyrównanie stężenia tlenu i temperatury. Nie należy dopuszczać do powstawania pęcherzyków powietrza na końcówce sondy. W przeciwnym razie mierzone jest również stężenie tlenu w pęcherzykach, co prowadzi do błędnych wyników.  

• Ogólne wskazówki dotyczące przechowywania:
  po pomiarze czujnik należy opłukać wodą i przetrzeć miękką szmatką. Należy dołożyć starań, aby uniemożliwić rozwój mikroorganizmów, szczególnie w przypadku pomiarów próbek biologicznych. W celu zapewnienia optymalnego działania czujnik powinien być przechowywany w bezpiecznym środowisku w temperaturze 5–45°C. Należy również unikać szybkich zmian temperatury.
  
  
• Galwaniczny czujnik DO w zastosowaniach laboratoryjnych:
  w przypadku krótkotrwałego przechowywania należy przepłukać go wodą dejonizowaną i pozostawić w przeznaczonym do tego miejscu. Przy długotrwałym przechowywaniu należy utworzyć w nim stałe zwarcie (aby zapobiec pogorszeniu jakości z powodu ciągłej samopolaryzacji) i pozostawić w chłodnym miejscu.
  
  
• Polarograficzny czujnik DO w zastosowaniach laboratoryjnych:
  podczas krótkotrwałego przechowywania, aby uniknąć konieczności spełnienia wymogu 6-godzinnej polaryzacji, można pozostawić go podłączonego do urządzenia. Przy długotrwałym przechowywaniu należy go odłączyć od urządzenia, ponieważ ciągła polaryzacja stopniowo skraca jego żywotność. Sonda napełniona elektrolitem wewnętrznym i z korkiem ochronnym założonym na membranę może być przechowywana przez kilka miesięcy. Jednak przed ponownym użyciem sondy po 3 miesiącach przechowywania należy wymienić elektrolit. Jeżeli planowane jest przechowywanie przez okres dłuższy niż 6 miesięcy, elektrolit należy usunąć.
  
  
• Optyczny laboratoryjny czujnik DO:
  czujnik optyczny powinien być przechowywany w stanie suchym. Czujniki z wymiennym modułem membrany powinny mieć wymieniony moduł, gdy tylko wykazują oznaki obniżonej wydajności.

Większość z nich ma stopień ochrony IP67, co zapewnia, że cały przenośny system jest odporny na wilgotne i wymagające środowisko.

Większość naszych laboratoryjnych sond DO jest wyposażona w zintegrowaną sondę temperatury, która umożliwia pomiar temperatury próbki.

Jest on wyposażony w trzonek z PPS wzmocniony włóknem szklanym oraz membranę pomiarową zabezpieczoną stalową siatką, co czyni ten czujnik optymalnym do trudnych zastosowań.

Biochemiczne zapotrzebowanie na tlen (BOD) reprezentuje ilość tlenu zużywanego przez bakterie i inne mikroorganizmy podczas rozkładu materii organicznej w warunkach tlenowych w określonej temperaturze. BOD jest ważnym parametrem w stacjach uzdatniania wody, wskazującym stopień jej zanieczyszczenia organicznego. Aby dowiedzieć się więcej, zapoznaj się z naszym przewodnikiem poświęconym temu tematowi: Biochemiczne zapotrzebowanie na tlen – od teorii do praktyki. Dzięki miernikowi DO SevenExcellence można w krótkim czasie stworzyć własny proces oznaczania BOD.

Tak, InLab OptiOx jest doskonale przystosowana do pomiaru BOD. Specjalny adapter OptiOx BOD sprawia, że czujnik idealnie nadaje się do pomiarów we wszystkich standardowych pojemnikach BOD.

Nie, solidna konstrukcja InLab OptiOx i dopasowane akcesoria sprawiają, że model ten jest idealny do różnych zastosowań, zarówno w laboratorium, jak i na zewnątrz. Stalowa osłona ochronna OptiOx (jak pokazano poniżej) zapewnia ochronę czujnika w nieprzyjaznym środowisku. Niewielka masa oznacza łatwość przedłużenia w celu dostosowania do niższych punktów pomiarowych.