يشير الأكسجين المذاب إلى كمية الأكسجين المذابة في الماء، والتي تُسجل عادةً بـ DO، معبرًا عنها بالمليغرام من الأكسجين لكل لتر من الماء (ملغ/لتر أو جزء في المليون). تتحلل بعض المركبات العضوية بيولوجيًا تحت تأثير البكتيريا الهوائية، التي تستهلك الأكسجين المذاب في الماء، ولا يمكن تجديد الأكسجين المذاب في الوقت المناسب. ستتكاثر البكتيريا اللاهوائية في المسطح المائي بسرعة، وستحول المادة العضوية المسطح المائي إلى اللون الأسود بسبب الفساد والرائحة. تُعد كمية الأكسجين المذاب في الماء مؤشرًا لقياس قدرة المسطح المائي على التنقية الذاتية. يتم استهلاك الأكسجين المذاب في الماء، ويستغرق وقتًا قصيرًا للعودة إلى حالته الأولية، مما يدل على أن المسطح المائي يتمتع بقدرة قوية على التنقية الذاتية، أو أن تلوث المسطح المائي ليس خطيرًا. وإلا، فهذا يعني أن المسطح المائي ملوث بشكل خطير، أو أن قدرته على التنقية الذاتية ضعيفة، أو حتى فقدها. فهو يرتبط ارتباطًا وثيقًا بالضغط الجزئي للأكسجين في الهواء والضغط الجوي ودرجة حرارة الماء ونوعية الماء.
1. تربية الأحياء المائية: لضمان الطلب التنفسي للمنتجات المائية، ومراقبة محتوى الأكسجين في الوقت الحقيقي، والإنذار التلقائي، والأكسدة التلقائية وغيرها من الوظائف
2. مراقبة جودة المياه الطبيعية: اكتشاف درجة التلوث وقدرتها على التنقية الذاتية، ومنع التلوث البيولوجي مثل تغذية المسطحات المائية.
3. معالجة مياه الصرف الصحي، مؤشرات التحكم: يتم استخدام الخزان اللاهوائي، والخزان الهوائي، وخزان التهوية والمؤشرات الأخرى للتحكم في تأثير معالجة المياه.
٤. التحكم في تآكل المواد المعدنية في أنابيب إمدادات المياه الصناعية: عادةً ما تُستخدم مستشعرات بنطاق جزء في المليار (ميكروغرام/لتر) للتحكم في الأنابيب لضمان خلوها من الأكسجين ومنع الصدأ. ويُستخدم هذا النظام بكثرة في محطات الطاقة ومعدات الغلايات.
حاليًا، يعتمد جهاز قياس الأكسجين المذاب الأكثر شيوعًا في السوق على مبدأي قياس: طريقة الغشاء وطريقة الفلورسنت. فما الفرق بينهما؟
1. طريقة الغشاء (المعروفة أيضًا باسم طريقة الاستقطاب، طريقة الضغط الثابت)
تعتمد طريقة الغشاء على مبادئ كهروكيميائية. يُستخدم غشاء شبه منفذ لفصل كاثود البلاتين، وأنود الفضة، والإلكتروليت عن الخارج. عادةً، يكون الكاثود على تماس مباشر تقريبًا مع هذا الغشاء. ينتشر الأكسجين عبر الغشاء بنسبة تتناسب طرديًا مع ضغطه الجزئي. كلما زاد الضغط الجزئي للأكسجين، زادت كمية الأكسجين المارة عبر الغشاء. عندما يخترق الأكسجين المذاب الغشاء باستمرار ويدخل التجويف، يُختزل على الكاثود لتوليد تيار كهربائي. يتناسب هذا التيار طرديًا مع تركيز الأكسجين المذاب. يخضع جزء القياس لمعالجة تضخيم لتحويل التيار المقاس إلى وحدة تركيز.
2. الفلورسنت
يحتوي المسبار الفلوري على مصدر ضوء مدمج يُصدر ضوءًا أزرق يُضيء الطبقة الفلورية. تُصدر المادة الفلورية ضوءًا أحمر بعد إثارتها. ولأن جزيئات الأكسجين قادرة على امتصاص الطاقة (تأثير الإخماد)، فإن زمن وشدة الضوء الأحمر المُثار يتناسبان عكسيًا مع جزيئات الأكسجين. ويتناسب التركيز عكسيًا. بقياس فرق الطور بين الضوء الأحمر المُثار والضوء المرجعي، ومقارنته بقيمة المعايرة الداخلية، يُمكن حساب تركيز جزيئات الأكسجين. لا يُستهلك الأكسجين أثناء القياس، وتكون البيانات مستقرة، والأداء موثوقًا، ولا يوجد أي تداخل.
دعونا نحللها للجميع من حيث الاستخدام:
1. عند استخدام أقطاب الاستقطاب، قم بالتسخين لمدة 15-30 دقيقة على الأقل قبل المعايرة أو القياس.
٢. بسبب استهلاك القطب للأكسجين، سينخفض تركيز الأكسجين على سطح المسبار فورًا، لذا من الضروري تحريك المحلول أثناء القياس! بمعنى آخر، نظرًا لأن قياس محتوى الأكسجين يتم عن طريق استهلاك الأكسجين، فهناك خطأ منهجي.
٣. نظرًا لتقدم التفاعل الكهروكيميائي، يُستهلك تركيز الإلكتروليت باستمرار، لذا من الضروري إضافة الإلكتروليت بانتظام لضمان التركيز. لضمان عدم وجود فقاعات في إلكتروليت الغشاء، يجب إزالة جميع حجرات السائل عند تركيب رأس غشاء الهواء.
4. بعد إضافة كل إلكتروليت، يلزم إجراء دورة جديدة من عملية المعايرة (عادةً معايرة نقطة الصفر في الماء الخالي من الأكسجين ومعايرة المنحدر في الهواء)، ثم حتى إذا تم استخدام الجهاز ذو التعويض التلقائي لدرجة الحرارة، فيجب أن يكون قريبًا من من الأفضل معايرة القطب عند درجة حرارة محلول العينة.
٥. يُمنع ترك أي فقاعات على سطح الغشاء شبه المنفذ أثناء عملية القياس، وإلا ستُقرأ الفقاعات على أنها عينة مشبعة بالأكسجين. لا يُنصح باستخدامه في خزان تهوية.
٦. لأسباب تتعلق بالمعالجة، رأس الغشاء رقيق نسبيًا، وسهل الثقب في بيئة تآكلية معينة، وعمره الافتراضي قصير. وهو منتج قابل للاستهلاك. في حال تلف الغشاء، يجب استبداله.
باختصار، طريقة الغشاء هي أن خطأ الدقة عرضة للانحراف، وفترة الصيانة قصيرة، والتشغيل أكثر إزعاجًا!
ماذا عن طريقة الفلورسنت؟ نظرًا لمبدأها الفيزيائي، يُستخدم الأكسجين فقط كمحفز أثناء عملية القياس، ما يعني أن عملية القياس خالية من أي تدخل خارجي تقريبًا! تُترك المجسات عالية الدقة، التي لا تحتاج إلى صيانة، وذات الجودة الأفضل دون مراقبة لمدة تتراوح بين عام وعامين بعد التركيب. هل طريقة الفلورسنت خالية من العيوب حقًا؟ بالطبع!
وقت النشر: ١٥ ديسمبر ٢٠٢١