อิเล็กโทรดวัดค่าออกซิเจนละลายน้ำ

เทคโนโลยีเซ็นเซอร์วัดค่าออกซิเจนละลายน้ำประเภทต่อไปนี้สามารถใช้ในห้องปฏิบัติการและในภาคสนามได้

ก. อิเล็กโทรดวัดค่าออกซิเจนละลายน้ำแบบออปติคัล (InLab OptiOx)

ข. อิเล็กโทรดวัดค่าออกซิเจนละลายน้ำแบบโพลาโรกราฟิก (InLab 605)

ค. อิเล็กโทรดวัดค่าออกซิเจนละลายน้ำแบบกัลวานิก (LE621)

อิเล็กโทรดวัดค่า DO แบบออปติคัลใช้สีย้อมแบบพิเศษซึ่งฝังอยู่ในเมมเบรนที่ปลายเซ็นเซอร์ (ตามที่แสดงในรูป) สีย้อมนี้สามารถกระตุ้นได้ด้วยการดูดซับแสงสีน้ำเงินที่เซ็นเซอร์ปล่อยออกมาภายใน ขณะที่สีย้อมที่ถูกกระตุ้นกลับคืนสู่สถานะพื้น ก็จะเรืองแสงโดยเปล่งแสงสีแดงซึ่งจะได้รับการตรวจวัดด้วยเครื่องตรวจจับแสงภายในเซ็นเซอร์ เมื่อมีโมเลกุลออกซิเจนบนพื้นผิวภายนอกของเมมเบรน โมเลกุลเหล่านี้ก็จะดูดซับพลังงานส่วนเกินของสีย้อมที่ได้รับการกระตุ้น ซึ่งทำให้โมเลกุลออกซิเจนลด (ดับสภาพ) ปริมาณการเรืองแสงที่ไปถึงเครื่องตรวจจับแสง ยิ่งตัวอย่างมีออกซิเจนในปริมาณมากเท่าใด สารเรืองแสงก็ยิ่งจะมีปริมาณลดลง และสัญญาณที่ตรวจวัดได้ก็จะต่ำลงเท่านั้น นอกจากนี้ เซ็นเซอร์ยังมีแหล่งกำเนิดแสงสีแดงอีกด้วย แสงนี้จะไม่กระตุ้นสีย้อม ดังนั้นจึงไม่ทำให้เกิดสารเรืองแสง แต่จะสะท้อนโดยสีย้อมและตรวจวัดโดยเครื่องตรวจจับแสงเท่านั้น แสงสีแดงนั้นใช้ในการอ้างอิงเพื่อพิจารณาการลดลงของแสงที่ตรวจจับซึ่งไม่เกี่ยวข้องกับการลดปริมาณลงของออกซิเจน ตัวอย่างเช่น การสลายตัวของสีย้อมหรือความไวที่ขึ้นอยู่กับอุณหภูมิของเครื่องตรวจจับ ศึกษาข้อมูลโดยละเอียดในวิดีโอต่อไปนี้
 

อิเล็กโทรดมีแอโนดเงินซึ่งล้อมรอบด้วยแคโทดที่เป็นโลหะมีสกุลที่ทำมาจากทองคำหรือแพลทินัม อิเล็กโทรดเหล่านี้แยกขั้วโดยแรงดันไฟฟ้าคงที่ซึ่งมาจากเครื่องมือ ด้วยเหตุนี้ แอโนดจึงได้รับประจุบวกและแคโทดได้รับประจุลบ KCl คืออิเล็กโทรไลต์และกักด้วยเมมเบรนที่แยก KCl ออกจากตัวอย่าง เมื่อออกซิเจนเข้าสู่อิเล็กโทรด โมเลกุลออกซิเจนจะลดลงที่แคโทดเพื่อสร้างประจุไฮดรอกไซด์ เนื่องจากศักย์ไฟฟ้าในการโพลาไรเซชันอยู่ในสภาพคงที่ ปฏิกิริยาของออกซิเจนจะเพิ่มสัญญาณไฟฟ้า ผลกระทบนี้จะได้สัดส่วนกับแรงดันเฉพาะส่วนของออกซิเจนในตัวอย่าง อิเล็กโทรดจะใช้ปฏิกิริยาเคมีซึ่งมีแอโนดเงินที่ผ่านการออกซิเดชันและถูกใช้ไป ในทางตรงกันข้าม แคโทดเป็นโลหะมีสกุลและไม่มีส่วนในปฏิกิริยา แต่เป็นพื้นผิวซึ่งเกิดปฏิกิริยาที่ออกซิเจนถูกรีดิวซ์โดยอิเล็กตรอนที่ส่งมาจากแอโนดผ่านเส้นลวด

โดยปกติแล้วแอโนดที่มีอิเล็กโทรด 2 ตัวจะทำมาจากสังกะสีหรือตะกั่ว ขณะที่โดยทั่วไปแล้วแคโทดจะทำมาจากเงินหรือโลหะมีสกุลชนิดอื่น อิเล็กโทรดจะเชื่อมต่อกันด้วยเส้นลวด ทำให้กระแสไฟฟ้าสามารถไหลผ่านซึ่งกันและกันได้ ส่วนประกอบเหล่านี้จะรวมอยู่ด้วยกันในก้านวัดซึ่งปิดผนึกด้วยเมมเบรนแบบที่ออกซิเจนซึมผ่านได้แบบเฉพาะเจาะจง (ตามที่แสดงในรูป) อิเล็กโทรไลต์ต้องเป็นน้ำหรือมีสภาพเป็นด่าง การที่ออกซิเจนเข้าสู่อิเล็กโทรดทำให้เกิดปฏิกิริยาทางเคมีที่มีแอโนดที่ผ่านการออกซิเดชัน (ให้อิเล็กตรอน) และถูกใช้ไป
ในทางตรงกันข้าม แคโทดทำมาจากโลหะมีสกุลและไม่ได้มีส่วนในปฏิกิริยา แต่เป็นพื้นผิวซึ่งเกิดปฏิกิริยาที่ออกซิเจนถูกรีดิวซ์ อิเล็กตรอนที่ส่งจากแอโนดไปยังแคโทดผ่านเส้นลวดจะสร้างกระแสไฟฟ้า ซึ่งสามารถตรวจวัดด้วยเครื่องวัดค่า DO ยิ่งมีออกซิเจนเข้าสู่ระบบมากเท่าใด ยิ่งสร้างกระแสไฟมากขึ้นเท่านั้น
 

ดังนั้น เซ็นเซอร์แบบกัลวานิกไม่ต้องใช้เวลาในการอุ่นเครื่องและมีความเสถียรมากกว่าหัววัดแบบโพลาโรกราฟิก เมื่อมีค่าออกซิเจนละลายน้ำอยู่ในระดับต่ำ ในทางกลับกัน เซ็นเซอร์แบบโพลาโรกราฟิกมีอายุการใช้งานที่ยาวนานกว่า โปรดอ่านคำถามข้อ 3 และข้อ 4 ด้านบนเพื่อดูข้อมูลเพิ่มเติมเกี่ยวกับหลักการทำงานของเซ็นเซอร์แต่ละประเภท

ก. เซ็นเซอร์วัดค่าไฟฟ้าทางเคมีต้องได้รับการตรวจสอบความสมบูรณ์ของเมมเบรน นอกจากนี้ยังต้องตรวจสอบให้แน่ใจว่าเติมอิเล็กโทรไลต์ถูกต้องดีแล้วหากสามารถเติมอิเล็กโทรไลต์ได้
ข. เมื่อใช้เซ็นเซอร์แบบโพลาโรกราฟิก ต้องตรวจสอบให้แน่ใจว่าเซ็นเซอร์มีการโพลาไรเซชัน
ค. เซ็นเซอร์วัดค่า DO แบบออปติคัลสำหรับห้องปฏิบัติการไม่จำเป็นต้องมีการเตรียมการก่อนใช้งาน

สำหรับการตรวจวัดค่าออกซิเจนมาตรฐานนั้น การสอบเทียบ 1 จุดที่ความอิ่มตัวของออกซิเจน 100% (อากาศอิ่มน้ำ) ถือว่าเพียงพอสำหรับการใช้งานหลากหลายด้าน สำหรับการตรวจวัดความเข้มข้นของออกซิเจนในระดับต่ำ (ต่ำกว่า 10% หรือ 0.8 มิลลิกรัม/ลิตร) ขอแนะนำให้มีการจุดสอบเทียบจุดที่สองที่ใช้สารละลายมาตรฐานปราศจากออกซิเจน (ซึ่งสัมพันธ์กับความอิ่มตัวของออกซิเจน 0%) ด้วยเหตุนี้ จึงต้องละลายสารละลายเม็ดแบบไม่มีออกซิเจนในน้ำเพื่อขจัดออกซิเจนทั้งหมดที่ละลายอยู่ในน้ำ

สำหรับเซ็นเซอร์วัดค่า DO แบบไฟฟ้าเคมีสำหรับห้องปฏิบัติการนั้นจำเป็นต้องคนเนื่องจากเซ็นเซอร์ใช้ออกซิเจนขณะตรวจวัด โดยควรรักษาความเร็วในการคนให้คงที่ อิเล็กโทรดวัดค่า DO แบบออปติคัลไม่จำเป็นต้องคนเนื่องจากไม่ได้ใช้ออกซิเจน ซึ่งต่างจากเซ็นเซอร์วัดค่าไฟฟ้าทางเคมี ปลายเซ็นเซอร์ควรจุ่มอยู่ในตัวอย่างก่อนที่จะเริ่มต้นการตรวจวัดเพื่อลดระยะเวลาที่ใช้ในการตรวจวัด ขั้นตอนนี้จะทำให้ความเข้มข้นของออกซิเจนและอุณหภูมิสมดุลกัน ต้องหลีกเลี่ยงไม่ให้มีฟองอากาศที่ปลายเซ็นเซอร์ มิฉะนั้นแล้ว ความเข้มข้นของออกซิเจนในฟองอากาศก็จะได้รับการตรวจวัดด้วย ทำให้ผลลัพธ์ออกมาผิดพลาด  

• เคล็ดลับสำหรับการเก็บรักษาโดยทั่วไป:
  หลังจากตรวจวัด ควรทำความสะอาดเซ็นเซอร์ด้วยน้ำและเช็ดด้วยทิชชู่เนื้อนุ่ม ทั้งยังควรระมัดระวังไม่ให้จุลินทรีย์เติบโต โดยเฉพาะเมื่อตรวจวัดตัวอย่างทางชีวภาพ ควรเก็บรักษาเซ็นเซอร์ในสภาพแวดล้อมที่ปลอดภัยในอุณหภูมิระหว่าง 5 ถึง 45 องศาเซลเซียส และหลีกเลี่ยงการเปลี่ยนแปลงอุณหภูมิอย่างรวดเร็ว เพื่อประสิทธิภาพในการทำงานสูงสุด
  
  
• เซ็นเซอร์วัดค่า DO แบบกัลวานิกสำหรับการใช้งานในห้องปฏิบัติการ:
  สำหรับการเก็บรักษาในระยะสั้น ควรล้างเซ็นเซอร์ด้วยน้ำปราศจากไอออนและใส่ไว้ในสารละลายสำหรับการเก็บรักษา สำหรับการเก็บรักษาในระยะยาว ควรใช้การลัดวงจร (เพื่อป้องกันการเสื่อมสภาพเนื่องจากการโพลาไรเซชันด้วยตนเองอย่างต่อเนื่อง) และเก็บรักษาในที่เย็น
  
  
• เซ็นเซอร์ DO แบบโพลาโรกราฟิกสำหรับการใช้งานในห้องปฏิบัติการ:
  ในระหว่างการเก็บรักษาระยะสั้น ให้หลีกเลี่ยงการปฏิบัติตามข้อกำหนดในการโพลาไรเซชัน 6 ชั่วโมง โดยสามารถปล่อยให้เซ็นเซอร์เชื่อมต่อกับเครื่องมือได้ สำหรับการเก็บรักษาระยะยาว ควรถอดเซ็นเซอร์ออกจากอุปกรณ์เนื่องจากการโพลาไรเซชันอย่างต่อเนื่องจะค่อยๆ ลดอายุการใช้งานลงทีละน้อย เซ็นเซอร์มีการเติมอิเล็กโทรไลต์ด้านในและฝาครอบป้องกันเมมเบรนเอาไว้ จึงสามารถเก็บรักษาได้เป็นเวลาหลายเดือน อย่างไรก็ตาม หากต้องการใช้เซ็นเซอร์อีกครั้งหลังจากเก็บรักษาไว้นานกว่า 3 เดือน ควรทำการเปลี่ยนอิเล็กโทรไลต์ใหม่ และหากต้องการเก็บรักษาเซ็นเซอร์นานกว่า 6 เดือน ควรถอดอิเล็กโทรไลต์ออก
  
  
• เซ็นเซอร์วัดค่า DO แบบออปติคัลสำหรับห้องปฏิบัติการ:
  เซ็นเซอร์แบบออปติคัลควรเก็บรักษาไว้ในที่แห้ง เซ็นเซอร์ที่มีเมมเบรนแบบเปลี่ยนได้ควรได้รับการเปลี่ยนทันทีที่เซ็นเซอร์แสดงอาการว่ามีประสิทธิภาพในการทำงานลดต่ำลง

เซ็นเซอร์ส่วนใหญ่ผ่านการรับรอง IP67 จึงมั่นใจได้ว่าระบบการวัดแบบพกพาของคุณทั้งระบบสามารถทนต่อสภาพแวดล้อมที่เปียกชื้นและยากต่อการทำงาน

หัววัดค่า DO สำหรับห้องปฏิบัติการส่วนใหญ่มาพร้อมหัววัดอุณหภูมิในตัวที่ช่วยตรวจวัดอุณหภูมิที่ถูกต้องของตัวอย่าง

เซ็นเซอร์นี้เหมาะอย่างยิ่งสำหรับการใช้งานที่มีเงื่อนไขซับซ้อน เนื่องจากติดตั้งก้านวัด PPS เสริมใยแก้วและเมมเบรนตรวจวัดที่มีการป้องกันด้วยตาข่ายเหล็ก

ความต้องการออกซิเจนทางชีวเคมี (BOD) จะแสดงปริมาณออกซิเจนที่แบคทีเรียและจุลินทรีย์อื่นๆ ใช้ไปในขณะที่ย่อยสลายอินทรียวัตถุในบรรยากาศที่มีออกซิเจน ณ ระดับอุณหภูมิที่เฉพาะเจาะจง BOD เป็นพารามิเตอร์สำคัญในโรงงานบำบัดน้ำเสีย ซึ่งแสดงระดับมลพิษที่เป็นสารอินทรีย์ในน้ำ คุณสามารถศึกษาเพิ่มเติมได้จากคู่มือสำหรับหัวข้อนี้โดยเฉพาะที่มีชื่อว่า “ความต้องการออกซิเจนทางชีวเคมี จากทฤษฎีสู่การลงมือปฏิบัติ” คุณสามารถตั้งค่ากระบวนการวัด BOD ได้ภายในเวลาอันรวดเร็วเมื่อใช้เครื่องวัดค่า DO รุ่น SevenExcellence

ได้ InLab OptiOx มีความพร้อมสมบูรณ์สำหรับการตรวจวัด BOD อะแดปเตอร์ BOD รุ่น OptiOx ทำให้เซ็นเซอร์มีความพร้อมสมบูรณ์แบบสำหรับการตรวจวัดในกระบอก BOD แบบมาตรฐานทั้งหมด

ไม่ใช่ InLab OptiOx มีการออกแบบที่ทนทานรวมถึงอุปกรณ์เสริมเข้าชุด จึงเหมาะสำหรับการใช้งานหลากหลายรูปแบบ ไม่ว่าจะในห้องปฏิบัติการหรือกลางแจ้ง อุปกรณ์ป้องกัน OptiOx ที่ทำมาจากเหล็ก (ตามที่แสดงด้านล่าง) ช่วยปกป้องเซ็นเซอร์จากสภาพแวดล้อมที่ไม่เอื้ออำนวย เนื่องจากมีน้ำหนักเบา จึงสามารถนำไปใช้กับตำแหน่งการตรวจวัดในระดับต่ำได้ง่าย