เรียนรู้หลักการของ DO Meter: แนวคิดและการประยุกต์ใช้

Dissolved oxygen (DO) หรือที่เรียกว่า DO Meter หรือเครื่องวัดปริมาณออกซิเจนในน้ำเป็นอุปกรณ์ที่ใช้ในการวัดความเข้มข้นของออกซิเจนที่ละลายในของเหลวซึ่งโดยทั่วไปคือน้ำ เป็นเครื่องมือที่จำเป็นในด้านต่างๆ รวมถึงการตรวจสอบด้านสิ่งแวดล้อม การประเมินคุณภาพน้ำ การเพาะเลี้ยงสัตว์น้ำ การวิจัย และอื่นๆ

จุดประสงค์หลักของเครื่องวัดนี้คือการวัดปริมาณออกซิเจนที่มีอยู่ในน้ำ ซึ่งมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการทำความเข้าใจสุขภาพและคุณภาพของระบบนิเวศทางน้ำ ออกซิเจนที่ละลายน้ำมีบทบาทสำคัญในการดำรงชีวิตในน้ำ เนื่องจากจำเป็นต่อการหายใจของปลา พืช และสิ่งมีชีวิตอื่นๆ การติดตามและรักษาระดับออกซิเจนที่ละลายในน้ำอย่างเหมาะสมมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อความอยู่รอดของสิ่งมีชีวิตในน้ำและความสมดุลของระบบนิเวศโดยรวม

หน่วยการวัด

โดยปกติการวัดจะแสดงเป็นหน่วยมิลลิกรัมต่อลิตร (มก./ลิตร) หรือส่วนในล้านส่วน (ppm) ของออกซิเจน นอกจากความเข้มข้นของออกซิเจนที่ละลายน้ำแล้ว เครื่องวัดค่า DO บางรุ่นยังมีการอ่านค่าความอิ่มตัวของออกซิเจน ซึ่งระบุเปอร์เซ็นต์ของปริมาณออกซิเจนสูงสุดที่สามารถละลายในน้ำที่อุณหภูมิและความดันที่กำหนด

ด้วยการวัดระดับออกซิเจนที่ละลายน้ำอย่างแม่นยำ เครื่องวัด DO จึงให้ข้อมูลที่มีค่าสำหรับการประเมินคุณภาพน้ำ ระบุปัญหาที่อาจเกิดขึ้น และชี้แนะการดำเนินการที่จำเป็นสำหรับการจัดการและอนุรักษ์สิ่งแวดล้อม ช่วยให้นักวิทยาศาสตร์ นักวิจัย ผู้เชี่ยวชาญด้านการบำบัดน้ำ และอื่นๆ สามารถตัดสินใจเกี่ยวกับสุขภาพและความเป็นอยู่ที่ดีของระบบน้ำ เพื่อให้มั่นใจถึงความยั่งยืนและการทำงานที่เหมาะสม

DO meter หลักการทำงาน

1. เซ็นเซอร์วัดค่าออกซิเจนละลายน้ำด้วยไฟฟ้าเคมี (Electrochemical)

เซ็นเซอร์วัดค่าออกซิเจนละลายน้ำทางไฟฟ้าเคมี (Electrochemical Sensor) บางครั้งเรียกว่าเซ็นเซอร์แบบแอมเพโรเมทรีหรือแบบคลาร์ก ซึ่งแบ่งเป็น 2 ประเภท:

1.โพลาโรกราฟีก (Polarographic)
2.กัลวานิก (Galvanic)

เซ็นเซอร์แบบโพลาโรกราฟีก (Polarographic)

เซ็นเซอร์วัดค่าออกซิเจนละลายในน้ำแบบโพลาโรกราฟใช้ขั้วไฟฟ้าโพลาไรซ์สองขั้ว (ขั้วบวกและขั้วลบ) ในอิเล็กโทรไลต์ อิเล็กโทรดและอิเล็กโทรไลต์ถูกแยกออกจากตัวอย่างด้วยเยื่อบางที่กึ่งซึมผ่านได้ที่เรียกว่าเมมเบรน (Membrane)

เมื่อตรวจวัดออกซิเจนที่ละลายในน้ำจะแพร่ผ่านเมมเบรน (Membrane) ตามสัดส่วนของความดันออกซิเจนในน้ำ ออกซิเจนที่ละลายน้ำจะถูกรีดิวซ์และนำไปใช้ที่แคโทด ปฏิกิริยานี้สร้างกระแสที่เป็นสัดส่วนโดยตรงกับความเข้มข้นของออกซิเจน กระแสไฟฟ้านี้จะถูกพาโดยไอออนที่มีอยู่ในอิเล็กโทรไลต์เสมอและไหลจากแคโทดไปยังแอโนด

เซ็นเซอร์แบบกัลวานิก (Galvanic)

ในเซ็นเซอร์วัดค่าออกซิเจนละลายน้ำแบบกัลวานิก (Galvanic) อิเล็กโทรดทำจากโลหะที่ไม่เหมือนกัน โลหะมีศักยภาพที่แตกต่างกันไปตามลำดับของกิจกรรม (ความง่ายในการให้หรือรับอิเล็กตรอน) เมื่ออยู่ในสารละลายอิเล็กโทรไลต์ จะเกิดโพลาไรซ์ขึ้นเองเนื่องจากศักยภาพระหว่างโลหะที่ต่างกัน

โพลาไรเซชันในตัวเองนี้หมายความว่าเซ็นเซอร์ออกซิเจนแบบกัลวานิกไม่ต้องการเวลาอุ่นเครื่อง เพื่อลดออกซิเจนที่ไม่มีศักย์ไฟฟ้าภายนอก ความต่างศักย์ระหว่างขั้วบวกและขั้วลบควรมีอย่างน้อย 0.5 โวลต์

ขั้วบวกของเซ็นเซอร์วัดค่าออกซิเจนละลายในน้ำแบบกัลวานิกมักจะเป็นสังกะสี ตะกั่ว หรือโลหะที่มีฤทธิ์อื่นๆ และแคโทดคือเงินหรือโลหะมีค่าอื่นๆ สารละลายอิเล็กโทรไลต์สามารถเป็นโซเดียมไฮดรอกไซด์ โซเดียมคลอไรด์ หรืออิเล็กโทรไลต์เฉื่อยอื่นๆ การตอบสนองทางเคมีไฟฟ้าของเซนเซอร์ออกซิเจนแบบกัลวานิกนั้นคล้ายกับของเซนเซอร์ออกซิเจนแบบโพลาโรกราฟมาก แต่ไม่ต้องการศักย์ไฟฟ้าคงที่แยกต่างหาก

การประยุกต์ใช้งาน DO Meter

มีการใช้งานที่หลากหลายในด้านต่างๆ ต่อไปนี้คือการใช้งานทั่วไป:

1. การตรวจสอบด้านสิ่งแวดล้อม: นำมาใช้อย่างกว้างขวางในโปรแกรมการตรวจสอบด้านสิ่งแวดล้อมเพื่อประเมินสุขภาพและคุณภาพของแหล่งน้ำ ช่วยวัดระดับออกซิเจนที่ละลายในแม่น้ำ ทะเลสาบ มหาสมุทร และระบบนิเวศทางน้ำอื่นๆ การตรวจสอบปริมาณออกซิเจนที่ละลายน้ำมีความสำคัญต่อการทำความเข้าใจผลกระทบของมลพิษ ปริมาณสารอาหาร และปัจจัยอื่นๆ ต่อสุขภาพของระบบนิเวศโดยรวม

2. การเพาะเลี้ยงสัตว์น้ำและการเลี้ยงปลา: เป็นเครื่องมือสำคัญในการดำเนินการเพาะเลี้ยงสัตว์น้ำและการเลี้ยงปลา ช่วยให้เกษตรกรสามารถตรวจสอบและเพิ่มประสิทธิภาพระดับออกซิเจนที่ละลายในตู้ปลา สระน้ำ และระบบเพาะเลี้ยงสัตว์น้ำ การรักษาระดับออกซิเจนที่เหมาะสมเป็นสิ่งสำคัญสำหรับสุขภาพของปลา การเจริญเติบโต และผลผลิตโดยรวม

3. การบำบัดน้ำและการควบคุมคุณภาพ: มีบทบาทสำคัญในสิ่งอำนวยความสะดวกในการบำบัดน้ำ ใช้เพื่อตรวจสอบระดับออกซิเจนที่ละลายน้ำในขั้นตอนต่างๆ ของกระบวนการบำบัดน้ำ เช่น การเติมอากาศ การกรอง และการฆ่าเชื้อ การตรวจสอบ DO ช่วยให้กระบวนการบำบัดมีประสิทธิภาพและเป็นไปตามมาตรฐานคุณภาพน้ำ

4. การวิจัยและการศึกษาทางวิทยาศาสตร์: เป็นเครื่องมือที่มีค่าในการวิจัยและการศึกษาทางวิทยาศาสตร์ที่เกี่ยวข้องกับสภาพแวดล้อมทางน้ำ พวกเขาให้ข้อมูลที่ถูกต้องแก่นักวิจัยเกี่ยวกับออกซิเจนที่ละลายในน้ำ ช่วยให้พวกเขาสามารถศึกษาไดนามิกของออกซิเจน การหมุนเวียนของสารอาหาร และผลกระทบของปัจจัยสิ่งแวดล้อมที่มีต่อระบบนิเวศในน้ำ

5. การใช้งานในอุตสาหกรรม: พบการใช้งานในอุตสาหกรรมที่จำเป็นต้องตรวจสอบและควบคุมระดับออกซิเจน ตัวอย่างเช่น ในโรงบำบัดน้ำเสีย เครื่องวัดค่า DO ช่วยให้กระบวนการเติมอากาศเหมาะสมที่สุดเพื่อการบำบัดทางชีวภาพที่มีประสิทธิภาพ นอกจากนี้ยังใช้ในอุตสาหกรรมต่างๆ เช่น เยื่อและกระดาษ อาหารและเครื่องดื่ม และยา ซึ่งระดับออกซิเจนจะส่งผลต่อคุณภาพของผลิตภัณฑ์และประสิทธิภาพของกระบวนการ

6. การศึกษาและการทดลองในห้องปฏิบัติการ: มักใช้ในสถาบันการศึกษาและห้องปฏิบัติการเพื่อการสอนและการทดลอง ซึ่งช่วยให้นักศึกษาและนักวิจัยเข้าใจหลักการวัดค่าออกซิเจนที่ละลายในน้ำ ทำการทดลองกับตัวอย่างน้ำ และสำรวจผลกระทบของปัจจัยต่างๆ ที่มีต่อระดับออกซิเจน

หมวดหมู่น้ำยามาตรฐาน

เครื่องวัดค่ากรด-ด่าง

เครื่องวัดคุณภาพน้ำ