Elektrode za merjenje raztopljenega kisika

Za uporabo v laboratoriju in na terenu so na voljo naslednje vrste senzorjev za merjenje raztopljenega kisika:

a. Optična elektroda za merjenje raztopljenega kisika (InLab OptiOx)

b. Polarografska elektroda za merjenje raztopljenega kisika (InLab 605)

c. Galvanska elektroda za merjenje raztopljenega kisika (LE621)

Optična elektroda za merjenje raztopljenega kisika uporablja posebno barvilo, vgrajeno v membrano na konici senzorja (kot je prikazano na sliki). To barvilo je mogoče vzbuditi tako, da absorbira modro svetlobo, ki jo v notranjosti oddaja senzor. Ko se vzbujeno barvilo vrne v osnovno stanje, fluorescira in oddaja rdečo svetlobo, ki jo izmeri fotodetektor v senzorju. Če so na zunanji površini membrane prisotne molekule kisika, lahko absorbirajo odvečno energijo vzbujenega barvila. S tem zmanjšajo (zadušijo) količino fluorescence, ki doseže fotodetektor. Več kot je kisika v vzorcu, močnejše je dušenje fluorescence in manjši je izmerjeni signal. Senzor vsebuje tudi vir rdeče svetlobe. Ta svetloba ne vzbudi barvila in tako ne povzroči fluorescence, temveč se od barvila le odbije in jo izmeri fotodetektor. Rdeča svetloba je uporabljena kot referenca za zmanjšanje zaznane svetlobe, ki ni povezano z dušenjem kisika, npr. z razpadom barvila ali temperaturno odvisno občutljivostjo detektorja. Več informacij najdete v tem videoposnetku.
 

Elektroda ima srebrno anodo, ki jo obdaja katoda iz žlahtne kovine, izdelana iz zlata ali platine. Te elektrode so polarizirane s konstantno napetostjo, ki jo zagotavlja instrument. Posledično dobi anoda pozitiven naboj, katoda pa negativnega. KCl je elektrolit, ki ga vsebuje membrana, s katero je ločen od vzorca. Ko kisik vstopi v elektrodo, se molekule kisika na katodi reducirajo v hidroksidne ione. Ker je polarizacijski potencial konstanten, kisikova reakcija poveča električni signal. Ta učinek je sorazmeren z delnim tlakom kisika v vzorcu. Elektroda uporablja kemično reakcijo, pri kateri se srebrna anoda oksidira in porablja. Nasprotno pa je katoda žlahtna in ne sodeluje pri reakciji. Namesto tega predstavlja površino, na kateri se kisik reducira z elektroni, ki se prenašajo iz anode skozi žico.

Anoda, ki vsebuje dve elektrodi, je običajno izdelana iz cinka ali svinca, katoda pa iz srebra ali druge žlahtne kovine. Elektrodi sta med seboj povezani z žicami, ki omogočajo pretok električnega toka med njima. Te komponente so nameščene v gredi, ki je zaprta z membrano, ki selektivno prepušča kisik (kot je prikazano na sliki). Elektrolit mora biti voden in alkalen. Vstop kisika v elektrodo povzroči kemično reakcijo, pri kateri se anoda oksidira (odda elektrone) in porabi.
Nasprotno pa je katoda žlahtna in ne sodeluje pri reakciji: obstaja kot reakcijska površina, na kateri se reducira kisik. Elektroni, ki se prenašajo od anode do katode po žici, ustvarjajo tok, ki ga lahko izmerimo z merilnikom raztopljenega kisika. Čim več kisika vstopa v sistem, tem večji je tok.
 

Zato galvanski senzorji ne potrebujejo ogrevanja in so stabilnejši pri nižji ravni raztopljenega kisika kot polarografske sonde. Nasprotno pa imajo polarografski senzorji daljšo življenjsko dobo. Za več informacij o načelih delovanja posameznih senzorjev glejte zgornji vprašanji 3 in 4.

a. Pri elektrokemičnih senzorjih je treba preveriti celovitost membrane. Poleg tega je treba zagotoviti, da je elektrolit pravilno napolnjen, če se uporablja polnjenje elektrolita.
b. Pri uporabi polarografskega senzorja je treba zagotoviti pravilno polarizacijo senzorja.
c. Optičnih laboratorijskih senzorjev za merjenje raztopljenega kisika pred uporabo ni treba pripraviti.

Za standardne meritve kisika za številne aplikacije zadostuje 1-točkovna kalibracija pri 100-odstotni nasičenosti s kisikom (z vodo nasičen zrak). Pri meritvah nizke koncentracije kisika (pod 10 % ali 0,8 mg/L) se priporoča druga kalibracijska točka z uporabo standardne raztopine brez kisika (to ustreza 0 % nasičenosti s kisikom). V ta namen se v vodi raztopijo tablete brez kisika, da se odstrani ves raztopljeni kisik v vodi.

Pri elektrokemičnih laboratorijskih senzorjih za merjenje raztopljenega kisika je mešanje potrebno, ker senzorji med merjenjem porabljajo kisik. Mešanje mora potekati s konstantno hitrostjo. V nasprotju z elektrokemičnimi senzorji optičnih elektrod za merjenje raztopljenega kisika ni treba mešati, ker ne porabljajo kisika. Da bi skrajšali trajanje meritev, je treba konico senzorja pred začetkom merjenja potopiti v vzorec. Ta postopek omogoči, da se koncentracija kisika in temperatura izenačita. Izogibajte se zračnim mehurčkom na konici senzorja. V nasprotnem primeru je izmerjena tudi koncentracija kisika v zračnih mehurčkih, kar privede do napačnih rezultatov.  

• Splošni nasveti za shranjevanje:
  Po meritvi je treba senzor očistiti z vodo in ga obrisati z mehkim robčkom. Zlasti pri merjenju bioloških vzorcev se je treba skrbno izogibati mikrobiološki rasti. Za optimalno delovanje je treba senzor hraniti v varnem okolju pri temperaturah med 5 in 45 °C, izogibati se je treba hitrim temperaturnim spremembam.
  
  
• Galvanski senzor za merjenje raztopljenega kisika za uporabo v laboratoriju:
  Za kratkotrajno shranjevanje ga je treba sprati z deionizirano vodo in postaviti v raztopino za shranjevanje. Pri dolgotrajnem skladiščenju ga je treba tudi kratkostično povezati (da se prepreči kvarjenje zaradi stalne samopolarizacije) in shraniti v hladnem prostoru.
  
  
• Polarografski senzor za merjenje raztopljenega kisika za uporabo v laboratoriju:
  Pri kratkotrajnem skladiščenju se lahko izognemo zahtevi po 6-urni polarizaciji in ga pustimo priključenega na instrument. Pri dolgotrajnem shranjevanju ga je treba ločiti od naprave, saj se zaradi stalne polarizacije njegova življenjska doba postopoma skrajšuje. Če je senzor napolnjen z notranjim elektrolitom in če je na membrano nameščen zaščitni pokrovček, ga je mogoče hraniti več mesecev. Če želite senzor ponovno uporabiti po več kot treh mesecih skladiščenja, je treba elektrolit zamenjati. Če nameravate izdelek hraniti več kot šest mesecev, je treba elektrolit odstraniti.
  
  
• Optični laboratorijski senzor za merjenje raztopljenega kisika:
  Optični senzor je treba hraniti v suhem prostoru. Senzorji z zamenljivim membranskim modulom ga morajo zamenjati takoj, ko senzor pokaže znake slabšega delovanja.

Večina jih ima certifikat IP67, kar zagotavlja, da je celoten prenosni sistem odporen na mokro in zahtevno okolje.

Večina naših laboratorijskih sond za merjenje raztopljenega kisika ima vgrajeno temperaturno sondo, ki pomaga izmeriti pravo temperaturo vzorca.

Opremljen je z ročajem PPS, ojačanim s steklenimi vlakni, in merilno membrano, zaščiteno z jekleno mrežo, zato je ta senzor optimalen za uporabo v zahtevnem okolju.

Biokemijska potreba po kisiku (BOD) je količina kisika, ki ga porabijo bakterije in drugi mikroorganizmi pri razgradnji organskih snovi v aerobnih pogojih pri določeni temperaturi. Vrednost BOD je pomemben parameter v čistilnih napravah, ki kaže stopnjo organske onesnaženosti vode. Če želite izvedeti več, si lahko ogledate naš vodnik, namenjen tej temi: Biokemijska potreba po kisiku – od teorije do prakse. Z merilnikom raztopljenega kisika SevenExcellence lahko v kratkem času vzpostavite lasten postopek določanja vrednosti BOD.

Da. Sonda InLab OptiOx je odlično opremljena za merjenje BOD. Zaradi posebnega adapterja OptiOx BOD je senzor popolnoma primeren za meritve v vseh standardnih posodah za merjenje BOD.

Ne. Senzor InLab OptiOx je zaradi svoje robustne zasnove in ustrezne dodatne opreme idealen za različne uporabe, tako v laboratoriju kot na prostem. Jekleni zaščitni pokrov OptiOx (kot je prikazano spodaj) zagotavlja zaščito senzorja v zahtevnem okolju. Je lahek, zato ga je mogoče zlahka razširiti na nižje merilne točke.