اکسیژن متر چیست ؟ انواع و کالیبره کردن آن

اکسیژن متر چیست ؟ انواع و کالیبره کردن آن

اندازه گیری اکسیژن مایع و یا محیط در بسیاری از موارد بسیار حائز اهمیت می باشد برای این منظور از دستگاهی به نام اکسیژن متر استفاده می گردد. دستگاه اکسیژن متر به دو نوع مایع و محیط تقسیم می شوند که به ترتیب میزان اکسیژن موجود در مایع و یا محیط را می توانند اندازه گیری کنند و برحسب mg/L یا PPM نمایش دهند. برخی از اکسیژن متر ها قابلیت اندازه گیری میزان اکسیژن محیط و مایعات را با هم دارند. میزان اکسیژن محلول در آب برای زیست موجودات آبزی ضروری است و بر میزان خوردنگی آب نیز بسیار موثر است. همچنین در صنایع کشاورزی و آزمایشگاهی نیز اکسیژن متر بسیار کاربرد دارد.
اکسیژن متر محلول  شامل یک الکتروداست که نمونه ی محلول درآن توسط غشایی که نسبت به اکسیژن خاصیت تراوایی دارد، نگهداری می شود.زمانی کهO2 از میان غشائی می گذرد و به الکترود می رسد، عمل انتقال الکترون واکسیژن مولکولی اتفاق می افتد. انتقال الکترون باعث عبور جریان از دستگاه اندازه گیری می شود. دستگاه اندازه گیری جریان دارای یک آمپرسنج ویک الکترود مرجع است که مقدارجریان بامقداراکسیژن محلول درنمونه متناسب است.میزان انحلال اکسیژن در آب تابع قوانین گازها، قانون هنری میباشد.اکسیژن ازگازهایی است که باآب واکنش نمی دهد.پس از انحلال آن باآب تابعی ازدما وفشارجزئی آب می باشد

اکسیژن محلول چیست؟

اکسیژن محلول (DO) اندازه گیری مقدار مولکول های اکسیژن آزاد در آب است. غلظت DO یک شاخص مهم برای سلامت اکوسیستم آبی است زیرا اکسیژن تقریباً برای همه اشکال زندگی ضروری است. اکسیژن برای تنفس و برخی واکنش های شیمیایی ضروری است. جریان مداوم کم اکسیژن محلول در بدن آب به بیشتر آبزیان آسیب می رساند ، زیرا مقدار کافی برای حفظ حیات وجود نخواهد داشت.

برعکس ، اکسیژن زیاد در آب (فوق اشباع) نیز می تواند خطرناک باشد. اکسیژن محلول در آب از دو منبع اصلی می آید: جو و فتوسنتز. غلظت DO تحت تأثیر متغیرهای متعددی از جمله دمای آب (آب سردتر اکسیژن بیشتری نسبت به آب گرمتر) ، شوری (آب شیرین اکسیژن بیشتری نسبت به آب شور دارد) و فشار اتمسفر (میزان جذب DO جذب شده در آب با افزایش ارتفاع کاهش می یابد) است.

اندازه گیری اکسیژن محلول در آب

DO با استفاده از اکسیژن سنج محلول (یا DO متر) اندازه گیری می شود. بهترین روش این است که اندازه گیری ها را در یک روز در یک زمان معین انجام دهید ، زیرا غلظت DO در یک دوره 24 ساعته متفاوت است. تجهیزات تست اکسیژن محلول معمولاً به غلظت اکسیژن در میلی گرم در لیتر (میلی گرم در لیتر) و درصد اشباع (درصد نشست) اندازه گیری می کند ، که امکان مقایسه مستقیم بین نتایج حاصل از مکان هایی با مقادیر شوری و درجه حرارت مختلف را فراهم می کند.

انواع اکسیژن متر محلول

اکسیژن متر محلول با توجه به نوع کاربرد در انواع  قلمی یا جیبی ، پرتابل ، رومیزی و آنلاین وجود دارد.

اکسیژن متر قلمی
DO متر قلمی یا جیبی ، ارزان ترین و کوچک ترین نوع DO متر می باشد که عمر قطعات آن هم کمتر از نمونه های دیگر می باشد. معمولا الکترود این نمونه قابل تعویض نمی باشد.

اکسیژن متر پرتابل
DO متر پرتابل قابل حمل می باشد و با انرژی الکتریکی باتری کار می کند و برای استفاده در محیط بیرون ساخته شده است. الکترود این نمونه اکسیژن متر قابل تعویض می باشد.

اکسیژن متر رومیزی
DO متر رومیزی که دقت بالایی دارد و معمولا در محیط آزمایشگاه استفاده می گردد و با برق شهری یا آداپتور تغذیه می گردد. الکترود این نمونه اکسیژن متر قابل تعویض می باشد.

اکسیژن متر آنلاین
DO متر آن لاین می تواند یکسره روشن باشد بعضی از انواع آنها امکان فرمان دادن به شیر برقی برای افزایش یا کاهش برخی مواد در محلول یا فرمان اخطار آژیر و سایر امکانات را دارند.

کالیبره کردن اکسیژن متر

به منظور کالیبره کردن اکسیژن متر ازمدل DO5510 Lutron استفاده شده که در ادامه کالیبره کردن آن توضیح داده می شود.
برای اندازه گیری و شروع کار با دستگاه اکسیژن متر در ابتدا باید دستگاه را کالیبره کرد، برای اینکار ابتدا دستگاه را روشن کرده و سلکتور را در قسمت O2 قرار می دهیم، اگر مقدار نشان داده شده صفر بود دستگاه کالیبره است ، در غیر اینصورت کلید zero را میزنیم و دستگاه را خاموش می کنیم، سپس پراب دستگاه را آغشته به محلول کالیبره کرده و به دستگاه متصل می کنیم، دستگاه را روشن کرده و کلید O2Cal را می زنیم و حدود 4-5 دقیقه صبر می کنیم تا عدد 20.9 یا 20.8 را به ما نمایش دهد. پس از آن دستگاه کالیبره می باشد و آماده استفاده هست.

کاربرد اکسیژن متر

از کاربرد اکسیژن مترها می توان به موارد زیر اشاره کرد:
•    فاضلاب ها , تعین کیفیت آب
•    مراکز پرورش ابزیان
•    مراکز دامپزشکی
•    کشاورزی
•    آزمایشگاه ها
•    تصفیه آب
•    معادن
•    صنایع غذایی

نکات مهم در انتخاب یک اکسیژن متر

•    قابلیت اندازه گیری اکسیژن محیط و مایع
•    نوع اکسیژن متربا توجه به کاربرد مورد نظر( قلمی یا جیبی ، پرتابل ، رومیزی)
•    قابليت اندازه گيري ميزان اكسيژن به درصد
•    محدوده اندازه گیری
•    قابلیت کالیبره شدن
•    قابلیت اندازه گیری دما
•    قابلیت اندازه گیری میزان نمک یا درصد شوری و میزان اسید
•    دارای حافظه و امکان ثبت مقادیر مینیمم و ماکزمم
•    قابلیت اتصال به کامپیوتر

اندازه گیری اکسیژن محلول در آب با دستگاه های اکسیژن سنج

برای گونه های آبزی هوازی ، اکسیژن محلول کافی (DO) برای ادامه حیات آنها از اهمیت ویژه ای برخوردار است (حتی اگر بعضی از آنها بتوانند در محیط های کم DO زنده بمانند). از آنجا که سطح DO با کیفیت خوب آب ارتباط مستقیم دارد ، این دو کاملاً به هم وابسته اند. عوامل زیادی می توانند سطح DO را تحت تأثیر قرار دهند و درک این سطوح برای تصمیم گیری آگاهانه در مورد عملیات تصفیه فاضلاب ، مناطق کم اکسیژن ، تأسیسات آبزی پروری یا اکوسیستم های مقیاس بزرگ ضروری است.

اکسیژن محلول به سطح اکسیژن آزاد و غیر مرکب موجود در آب یا مایعات دیگر گفته می شود. این یکی از مهمترین پارامترها هنگام ارزیابی کیفیت آب به دلیل تأثیر آن بر موجودات موجود در یک توده آب است. سطح DO که بسیار زیاد یا کم باشد می تواند به زندگی آبزیان آسیب برساند و کیفیت آب را تحت تأثیر قرار دهد.

اکسیژن غیر مرکب یا اکسیژن آزاد (O2) ، اکسیژن است که به هیچ عنصر دیگری پیوند ندارد. اکسیژن محلول وجود این مولکول های O2 آزاد در آب است. مولکول اکسیژن پیوند خورده در آب (H2O) در یک ترکیب قرار دارد و برای سطوح DO حساب نمی شود. می توان تصور کرد که مولکول های اکسیژن آزاد تقریباً به همان روشی که نمک یا قند در هنگام همزدن در آب حل می شود ، وجود دارد.

اکسیژن متر ، مقدار اکسیژن محلول در محلول آبی را اندازه گیری می کنند. پروب های اکسیژن محلول چگونه کار می کنند؟ دو نوع اصلی از فن آوری های سنجش DO وجود دارد: روش سنجش مبتنی بر نوری که معمولاً به عنوان لومینسانس و الکترود الکتروشیمیایی کلارک یا پوشش غشا membrane نامیده می شود. در این دو نوع فناوری ، تغییرات جزئی در دسترس است. به عنوان مثال ، سنسورهای نوری دو نوع هستند. هر دو نوع سنسور نوری ، لومینسانس را اندازه گیری می کنند زیرا تحت تأثیر وجود اکسیژن است. با این حال ، یک سنسور طول لومینسانس را اندازه گیری می کند در حالی که سنسور دیگر شدت لومینسانس را اندازه گیری می کند. دو نوع سنسور الکتروشیمیایی موجود قطبی و گالوانیک است. سنسورهای اکسیژن را می توان با بسیاری از ویژگی ها از جمله نوع فن آوری سنجش انتخاب کرد.

اکسیژن محلول معمولاً به میلی گرم در لیتر (میلی گرم در لیتر) یا به صورت درصد اشباع هوا گزارش می شود. با این حال ، برخی مطالعات DO را در قطعات در میلیون (ppm) یا در میکرومول (umol) گزارش می کنند. 1 میلی گرم در لیتر برابر با 1 ppm است. رابطه بین میلی گرم در لیتر و درصد اشباع هوا در بالا مورد بحث قرار گرفت و با درجه حرارت ، فشار و شوری آب متفاوت است. یک میکرومول اکسیژن برابر با 022221/0 میلی گرم است و این واحد معمولاً در مطالعات اقیانوسی مورد استفاده قرار می گیرد. بنابراین 100 امول در لیتر O2 برابر 2.2 میلی گرم در لیتر O2 است.

محاسبه DO از٪ اشباع هوا

برای محاسبه غلظت اکسیژن محلول از اشباع هوا ، دانستن دما و شوری نمونه ضروری است. فشار بارومتریک قبلاً محاسبه شده است زیرا فشار جزئی اکسیژن به درصد اشباع هوا کمک می کند. از شوری و دما می توان در قانون Henry برای محاسبه غلظت DO در 100٪ اشباع هوا استفاده کرد. با این حال ، استفاده از نمودار حلالیت اکسیژن آسان تر است. این نمودارها غلظت DO را در 100٪ اشباع هوا در دماهای مختلف و شوری نشان می دهد. سپس این مقدار می تواند در درصد اشباع هوا اندازه گیری شده ضرب شود تا غلظت DO محاسبه شود.

O2 mg / L = (٪ DO اندازه گیری شده) * (مقدار DO از نمودار در دما و شوری)

مثال:

80٪ انجام می شود

شوری 30 ppt

10 درجه سانتیگراد

.80 * 9.318 = 7.45 میلی گرم در لیتر انجام شود