اکسیژن متر چگونه کار می کند؟ برای اینکه ببینیم اکسیژن متر چگونه کار می کند؟ این توضیحات لازم است که، عموما اکسیژن مترها با استفاده از الکترودهای غشایی و نوری کار می کنند.به الکترودهای غشایی عموما الکترودهای الکتروآنالیتیکال نیز گفته می شود. الکترودهای غشایی به دو روش گالوانیک و پولوروگرافیک کار می کنند.
انواع الکترود دستگاه اکسیژن متر کدام است؟
در ادامه اکسیژن متر چگونه کار می کند؟ نحوه کارکرد هرکدام از انواع این دستگاه ها را به صورت کامل بررسی می کنیم. در ادامه همراه ما باشید با مقاله ای از “ستاره عرش آریا“
الکترود الکتروآنالیتیکال ( غشایی )
پراب Electroanalytical پراب های بسیار ساده اکسیژن محلول هستند.دو نوع پراب Galvanic و Polarographic در این روش استفاده می شوند و بر اساس واکنش های اکسیداسیون و احیا (redox )کار می کنند.این پراب ها اندازه گیری پیوسته و در لحظه را برای نمایش مقدار DO فراهم می کند.
قبل از صحبت درباره الکترود ها ابتدا یک بررسی کوتاه درباره واکنش redox انجام می دهیم . همانگونه که می دانیم واکنش اکسیداسیون و احیا وقتی به وجود می آید که الکترون ها بین دو ماده تبادل شوند.
اکسیداسیون و احیا دو نیمه یک واکنش هستند و شما نمی توانید یکی را بدون دیگری داشته باشید.اکسیدکننده ترجیح میدهد یک احیا شونده را اکسید کند و احیا شونده ترجیح می دهد یک اکسیدکننده را احیا کند.
-پراب گالوانیک (Galvanic)
پراب های گالوانیک ،پراب های ممبرانی هستند .این پراب ها دو قسمت دارند که مثل باطری رفتار می کنند (تولید یک ولتاژ) در کپ الکترود یک ممبران خیلی نازک وجود دارد،این ممبران خیلی مهم است و فقط اجازه میدهد گاز ها وارد شوند و چیز های دیگر را بیرون نگه می دارد.
اکسیژن از ممبران وارد می شود و در الکترولیت داخل پراب حل می شود.سپس اکسیژن با یک قسمت از الکترود که کاتد نامیده می شود واکنش می دهد،و یک الکترون دریافت می کند.این الکترون ارائه شده توسط قسمت دیگر که آند نامیده میشود واکنش و تبادل الکترون انجام داده و باعث به وجود آمدن ولتاژ بین آند و کاتد پراب می شود.جریان به وجود آمده در پراب وصل شده به دستگاه تبدیل ، به غلظت DO می شود.
-پراب پولاروگرافیک (Polarographic)
در بحث اکسیژن متر چگونه کار می کند؟ اشاره ای هم داشته باشیم به پراب پولاروگرافیک. مقدار کمی با پراب گالوانیک تفاوت دارند.ولی هنوز جزء پراب های ممبرانی به حساب می آیند.به جای اینکه به خودی خود شبیه یک باطری باشند بین آند و کاتد یک ولتاژ اعمال می گردد ،این ولتاژ اعمال شده مانند یک کاتالیست مسبب واکنش اکسیژن می گردد.
مانند پراب های گالوانیک ،الکترود دارای ممبران می باشد که اجازه می دهد اکسیژن وارد الکترولیت گردد.وقتی اکسیژن به کاتد برخورد می کند به الکترون شتاب می دهد به همین دلیل جریان به وجود می آید و با میزان جریان غلظت اکسیژن محلول تعیین می گردد.
الکترود نوری Oxygen Dissolved Optical
هنوز برای اندازه گیری ازپراب استفاده می شود ولی به جای اندازه گیری یک واکنش ،پراب و دستگاه، تابناکی (luminescence) را اندازه گیری می کند.بوسیله پراب یک نور آبی ساطع می شود و نور آبی بوسیله یک ماده حساس به نور در پراب برانگیخته می شود و یک نور قرمز آزاد می کند و نور قرمز وقتی به سنسور نوری برخورد می کند، اندازه گیری می شود.
نور قرمز هنگامی که اکسیژن محلول وجود داشته باشد متوقف می شود. قدرت ،طول عمر و فرکانس نور قرمز غلظت اکسیژن را مشخص می کنند. پراب نوری اکسیژن محلول قابلیت اندازه گیری اکسیژن نمونه را به صورت پیوسته دارا می باشد. پراب نوری DO مقداری بیشتر نسبت به دیگر پراب ها تحت تاثیر رطوبت قرار می گیرد.
واحد اندازه گیری اکسیژن محلول یا DO
اکسیژن تولید شده معمولاً در میلی گرم در لیتر (mg/L) یا به عنوان درصدی از اشباع هوا گزارش می شود. با این حال ، برخی مطالعات DO را در قسمتها در هر میلیون (ppm) یا در میکرومول (امول) 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 گرفته است و از نظر دما ، فشار و شوری آب متفاوت است. یک میکرومول اکسیژن برابر با 0.022391 میلی گرم است و این واحد معمولاً در مطالعات اقیانوسی استفاده می شود. بنابراین 100 امول در لیتر O2 برابر با 2.2 میلی گرم در لیتر O2 است.
محاسبه غلظت اکسیژن از اشباع هوا با اکسیژن متر
برای محاسبه غلظت اکسیژن محلول از اشباع هوا ، شناخت دما و شوری نمونه لازم است. فشار بارومتریک قبلاً در نظر گرفته شده است زیرا فشار جزئی اکسیژن به درصد اشباع هوا کمک می کند. سپس در قانون هنری می توان از شوری و دما استفاده کرد تا غلظت DO در 100٪ اشباع هوا 10 باشد. 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 با اندازه گیری درصد اشباع هوا برای محاسبه غلظت DO ضرب می شود.
واحدهای رایج اندازهگیری DO:
- mg/L یا ppm: پرکاربردترین واحد در آزمایشگاهها
- درصد اشباع (%Sat) : مقایسه بین آبها در دما و شوری مختلف
- ml/L یا µmol/kg : بیشتر در علوم دریایی و پژوهشهای تخصصی
جهت آگاهی بیشتر از انواع دستگاه های DO متر با کارشناسان بهین تجهیز ویرا تماس حاصل بفرمایید
منابع جمع اوری مقاله :
