ออกซิเจนที่ละลายในน้ำ (Dissolved Oxygen) ถือเป็นพารามิเตอร์ที่สำคัญมาก ไม่ว่าจะเป็นสำหรับระบบบำบัดน้ำเสีย การเพาะเลี้ยงสัตว์น้ำ ภาคอุตสาหกรรม และสิ่งแวดล้อม สำหรับการวัดค่าออกซิเจนที่ละลายในน้ำ (DO) มีหลักการวัดหลัก ๆ อยู่ 2 หลักการคือ หลักการแอมเพอโรเมตริกหรือไฟฟ้าเคมี และหลักการออปติคัล ซึ่งแต่ละหลักการต่างมีข้อดี และข้อจำกัดที่แตกต่างกันไป
ออกซิเจนที่ละลายน้ำ (Dissolved Oxygen: DO)
โดยทั่วไปแล้วอากาศประกอบด้วย ไนโตรเจน 78.08% ออกซิเจน 20.95% อาร์กอน 0.93% คาร์บอนไดออกไซด์ 0.04% และก๊าซอื่น ๆ อีกเล็กน้อย มนุษย์ต้องการออกซิเจนในอากาศเพื่อหายใจและดำรงชีวิตอยู่ หากไม่มีออกซิเจนเพียงพอ อวัยวะต่างๆ ของเราก็จะทำงานล้มเหลว ร่างกายของเราอาจอ่อนล้าลง เช่นเดียวกับปลา และสิ่งมีชีวิตในน้ำอื่น ๆ ดังนั้น ปริมาณออกซิเจนที่ละลายในน้ำจึงมีความสำคัญ ออกซิเจนจะละลายน้ำในรูปของก๊าซละลาย เมื่อความดันย่อยของออกซิเจนในอากาศและในน้ำเท่ากัน จะเกิดสภาวะสมดุล ซึ่งหมายความว่าการแลกเปลี่ยนออกซิเจนระหว่างน้ำและอากาศจะหยุดนิ่ง
ปัจจัยที่ส่งผลต่อการละลายของออกซิเจนในน้ำ
- เมื่อความดันบรรยากาศสูง ออกซิเจนจะสามารถละลายในน้ำได้มากขึ้น เพราะความดันบรรยากาศสูงจะช่วยผลักดันโมเลกุลออกซิเจนให้ละลายในน้ำมากขึ้น
- อุณหภุมิก็ส่งผลต่อการละลายของออกซิเจนในน้ำเช่นกัน เมื่ออุณหภูมิสูงออกซิเจนจะสามารถละลายน้ำได้น้อยลง
- สารละลายต่าง ๆ ในน้ำ สามารถส่งผลต่อแรงดึงดูดระหว่างโมเลกุลของน้ำและออกซิเจน เช่น โซเดียมคลอไรด์ ลดความสามารถในการละลายน้ำของออกซิเจน
- กระบวนการทางชีวภาพ เช่น การสังเคราะห์ด้วยแสงของพืชน้ำเป็นการเพิ่มปริมาณออกซิเจนในน้ำ การย่อยสลายสารอินทรีย์ จุลินทรีย์จะใช้ออกซิเจนในการย่อยสลาย ทำให้เกิดภาวะออกซิเจนพร่อง (oxygen depletion) ซึ่งระดับออกซิเจนที่น้อยกว่า 3 mg/l เป็นอันตรายต่อปลา และสิ่งมีชีวิตในน้ำอื่น ๆ
เทคโนโลยีของเซนเซอร์ที่ใช้ในการวัดค่าออกซิเจนละลายน้ำ (DO) หลัก ๆ มี 2 หลักการ คือ หลักการแอมเพอโรเมตริก หรือไฟฟ้าเคมี (Amperometric sensor) และหลักการออปติคัล (Optical sensor)
Optical Sensor
FDO® 700 IQ
FDO® 701 IQ
Optical sensor หรือการวัดค่าออกซิเจนละลายน้ำด้วยหลักการทางแสง เป็นเทคโนโลยีที่ใช้หลักการเรืองแสง (Fluorescence) ในการวัดปริมาณออกซิเจนที่ละลายอยู่ในน้ำ หลักการคือ ที่หน้าเซนเซอร์จะมีเมมเบรนของสารเรืองแสงอยู่ เมื่อแสงถูกส่งจากแหล่งกำเนิดแสงไปยังสารเรืองแสง สารเรืองแสงจะดูดซับพลังงานและเรืองแสงออกมา เมื่อมีออกซินเจนละลายในน้ำแพร่ผ่านเมมเบรนเข้ามาสัมผัสกับสารเรืองแสง ออกซิเจนจะดูซับพลังงานทำให้ระยะเวลาการเรืองแสงลดลง ความเข้มแสงลดลง เมื่อความเข้มข้นของออกซิเจนที่ละลายในน้ำเพิ่มขึ้น ระยะเวลาการเรืองแสงก็จะสั้นลงมากขึ้นอีก
Amperometric Sensor
TriOxmatic® 700 IQ
TriOxmatic® 701 IQ
TriOxmatic® 702 IQ
Amperometric หรือ electrochemical sensor คือหลักการวัดออกซิเจนละลายน้ำด้วยหลักการไฟฟ้าเคมี อาศัยหลักการโดยออกซิเจนเคลื่อนที่ผ่านเมมเบรนของอิเล็กโทรด ภายในอิเล็กโทรดประกอบด้วยขั้วแคโทด และแอโนดจุ่มอยู่ในสารละลายอิเล็กโทรไลต์ ออกซิเจนที่เคลื่อนที่ผ่านเมมเบรนเข้ามาจะเกิดปฏิกิริยาไฟฟ้าเคมีที่ขั้วแคโทดและขั้วแอโนด ทำให้เกิดกระแสไฟฟ้าเป็นสัดส่วนโดยตรงกับปริมาณออกซิเจนที่ซึมผ่านเข้ามา ทำให้สามารถทราบปริมาณออกซิเจนที่ละลายในน้ำได้ในหน่วยการวัดมิลลิกรัมต่อลิตร วิธีนี้ถูกจัดว่าเป็นวิธีที่สะดวกสำหรับการวัดค่าออกซิเจนในน้ำในการลงภาคสนาม เนื่องจากการใช้งานที่ง่าย สะดวก รวดเร็ว และให้ผลที่ถูกต้องแม่นยำสูง โดยในปัจจุบันมีให้เลือกหลายแบบทั้งแบบพกพา หรือแบบติดตั้งเป็นระบบเพื่อควบคุมคุณภาพน้ำตลอดเวลา
1 : Protective hood
2 : WP 600 membrane cap
3 : Electrode unit
4 : Shaft
5 : Gold working electrode (cathode)
6 : Insulator
7 : Silver counter electrode (anode)
โดยทั่วไปแล้วเซนเซอร์วัดออกซิเจนละลายน้ำด้วยหลักการทางแสง (ออปติคอลเซนเซอร์) มักจะเป็นตัวเลือกแรก ๆ เนื่องจากช่วงการวัดที่เพียงพอ และไม่จำเป็นต้องบำรุงรักษามากนัก ถึงแม้เวลาในการตอบสนองจะช้ากว่าเซ็นเซอร์แบบแอมเพอโรเมตริก แต่ในกระบวนการบำบัดที่ใช้เวลา เช่น กระบวนการไนตริฟิเคชัน ความไวต่อความผันผวนเล็กน้อยของความเข้มข้นของออกซิเจนที่สูงเกินไปอาจเป็นข้อเสีย อาจทำให้การควบคุมระบบบำบัดไม่เหมาะสม ส่วนเซ็นเซอร์แบบแอมเพอโรเมตริกจะต่างจากออปติคอลเซนเซอร์ที่ช่วงการวัดที่กว้างกว่า มีความไวต่อสารรบกวนน้อยกว่า สารเหล่านี้อาจเป็นสารประกอบอินทรีย์ เช่น ตัวทำละลาย หรือผลิตภัณฑ์น้ำมัน สารออกซิไดซ์ (เช่น โอโซน คลอรีน) สามารถส่งผลกระทบต่อเซนเซอร์ทั้งสองประเภท (ออปติคัลและแอมเพอโรเมตริก) แต่เซ็นเซอร์แอมเพอโรเมตริกไม่ค่อยได้รับผลกระทบจากสารรบกวนมากนัก ซึ่งสารประกอบเหล่านี้มีผลต่อค่าการวัดกับออปติคัลเซ็นเซอร์ หรือทำให้ฝาครอบเสียหายได้
Products
การบำรุงรักษา
การสอบเทียบ
การใช้งาน
ช่วงการวัด
เวลาในการตอบสนอง
สารรบกวน
Optical sensor
FDO® 700 IQ
FDO® 701 IQ
- เปลี่ยนฝาครอบ FDO® 700 IQ: 2-5 ปี
- เปลี่ยนฝาครอบ FDO® 701 IQ: 6 เดือน
- ทำความสะอาดตามความจำเป็นด้วยน้ำประปาและผ้า
ไม่จำเป็นต้องมีการสอบเทียบ
น้ำเสีย น้ำผิวดิน น้ำในการเพาะเลี้ยงสัตว์น้ำ
ช่วงการวัดสูงสุด 20 มก./ล. หรือ 200 %
< 60 seconds
สารออกซิไดซ์มีผลต่อค่าการวัด หรือสามารถสร้างความเสียหายต่อฝาครอบเซ็นเซอร์ได้
Amperometric Sensor
TriOxmatic® 700 IQ
TriOxmatic® 701 IQ
TriOxmatic® 702 IQ
- เปลี่ยนเยื่อหุ้มและสารอิเล็กโทรไลต์ตามความจำเป็น
- ทำความสะอาดตามความจำเป็น
การสอบเทียบ 2 ครั้งต่อปี
น้ำในกระบวนการ Trace measurement เช่น น้ำป้อนหม้อไอน้ำ (boiler feed water)
ช่วงการวัดสูงถึง 60 mg/L หรือ 600 %
< 30 seconds
ไม่ค่อยได้รับผลกระทบจากสารรบกวน
- สารประกอบอินทรีย์ เช่น ตัวทำละลายหรือผลิตภัณฑ์น้ำมัน
- สารออกซิไดซ์ เช่น โอโซนหรือคลอรีน
ดังนั้น การเลือกเซ็นเซอร์ในการวัดค่าออกซิเจนละลายน้ำ (DO) จึงขึ้นอยู่กับความต้องการของแต่ละกระบวนการ หากต้องการความแม่นยำสูง วัดปริมาณออกซิเจนละลายน้ำในช่วงการวัดที่ไม่เยอะมาก หรือในกระบวนการที่ใช้เวลา เซ็นเซอร์ออปติคัลอาจเหมาะสมกว่า หากต้องการช่วงการวัดที่กว้าง หรือมีสารรบกวนในกระบวนการ เซ็นเซอร์แอมเพอโรเมตริกอาจเป็นตัวเลือกที่ดีกว่า
ศึกษาผลิตภัณฑ์วัดค่าคุณภาพน้ำเพิ่มเติมได้ที่: https://entechsi.com/th/brand/wtw-th/
สนใจผลิตภัณฑ์ติดต่อ: คุณปทิตตา โทร. 088-924-9644 หรือ 092-258-1144 หรือ Line ID: @entechsi
