Aktivně se používají k řízení hladiny kyslíku ve vodě a kapalinách různých hustot v průmyslovém a laboratorním prostředí. analyzátor plynu kyslíku nebo, jak se jim nejčastěji říká, kyslíkoměr. Zařízení patří do směru zvaného ph-metrie, díky vlastnostem zařízení analyzovat chemickou látku ve vodním prostředí. Nejčastější příčinou urychleného stárnutí zařízení je vnitřní koroze způsobená zvýšeným množstvím rozpuštěného kyslíku v napájecí vodě. Analyzátory pomáhají snížit možnost nouzové situace, kdy je detekována kritická hladina plynných prvků v kapalině.
Než se podíváme na základní vlastnosti a možnosti analyzátorů plynů kyslíku, uvažme, kde O2 obývá v přírodě. Kyslík je považován za nejběžnější oxidační činidlo na Zemi. Atmosféra se skládá z 20,95 % kyslíku, vodní prostředí planety je nasyceno 88 % O2a 47,4 % prvku tvoří složení pevné hmoty zemské kůry. Když kyslík interaguje s jakýmkoli jiným prvkem z periodické tabulky, vytvoří se oxid. Žádný biotechnologický podnik nemůže fungovat bez zařízení schopných měřit hladiny kyslíku v kapalném prostředí. Jsou to průmyslové organizace jako hutnictví (neželezné a železné), farmacie, elektrárny (tepelné elektrárny, státní okresní elektrárny, jaderné elektrárny), potravinářská výroba, služby odpovědné za ochranu životního prostředí, lékařství a ropný průmysl. To stojí za zmínku analyzátory kyslíku Používají se nejen pro normální vodu, ale i pro odpadní vody, konkrétně se podílejí na procesu čištění. Součástí analýzy je i měření hladiny kyslíku ve vodě, která ukazuje biochemickou spotřebu kyslíku2, to znamená, že určuje kvalitu kapaliny.
Pro stanovení koncentrace kyslíku ve vodě se v průmyslu nejčastěji používá Winklerova metoda (jodometrická titrace). Obecně uznávané standardy této metody umožňují její použití v podmínkách hygienicko-chemické a ekologické kontroly. Metoda je založena na interakci částic kyslíku s hydroxidem manganu. Během analýzy látky reagují a podléhají jodometrické titraci. Samotná podstata provedení studie ke stanovení hladiny rozpuštěného kyslíku spočívá ve změně valence. V alkalickém prostředí přechází hydroxid manganatý z dvojmocného na čtyřmocný. Zároveň O2 váže kvantitativně. V oxidovaném prostředí dochází k reverzní reakci (hydroxid hořečnatý II přebírá mocenství IV). V tomto případě dochází k oxidaci jódu, jehož množství je úměrné množství vázaného kyslíku. K titraci jódu uvolněného během reakce použijte roztok thiosíranu sodného. Indikátorem je obyčejný škrob. Čistota výsledků reakce závisí na přítomnosti aktivních nečistot ve vodě (železo (II,III), sulfidy, dusitany).
Pro urychlení stanovení koncentrace rozpuštěného kyslíku se používá analyzátor plynného kyslíku. Faktem je, že přímá jodometrická titrace Alexandra Winklera, ačkoliv jde o standardní metodu, její modifikace pomáhají zjednodušit analýzu kapalných roztoků a provádět výzkum stanovení koncentrace kyslíku se zaměřením na efektivitu v terénu je téměř nemožné. Proto je v tomto případě docela vhodné použít speciální zařízení.
Tam dva typy analyzátorů kyslíku (kyslíkoměry): stacionární a přenosné. První jmenované se používají v kotlích v tepelných elektrárnách k regulaci kyslíku v napájecí vodě. Často jsou taková zařízení vybavena stabilizátory vody. K dispozici se světelnou signalizací. Při odtlakování (poškození) senzorové jednotky nebo při detekci narušení v deoračním režimu dojde ke zvýšení teploty vzorku, načež alarm upozorní obsluhu. Informace o zvyšující se koncentraci kyslíku se zobrazují digitálně. Analyzátor kyslíku může mít také výstupy (0 – 5) nebo (4 – 20) mA. Jsou analogové a jsou určeny k připojení sousedních zařízení k automatizovanému systému pro záznam a řízení chemické úpravy vody. Hlavní výhody stacionárních analyzátorů: nastavitelná citlivost; indikace odečtů v číslech; přítomnost alarmu, který varuje před zvýšenou teplotou vzorku nebo odtlakováním jednotky. Během analýzy zařízení pomocí unifikovaných protokolů přenáší signály do ovládací konzoly nebo ovladače. Proces instalace kyslíkoměru je poměrně jednoduchý díky přítomnosti upevňovacích prvků, které vám umožňují umístit analyzátor plynu v těsné vzdálenosti od nádoby s vodou nebo jinou kapalinou. Za odečítání je zodpovědný mikroprocesor, který zapisuje data na pevné paměťové médium zabudované v zařízení.
Kromě stacionárních přístrojů se ve vědeckém průmyslu používají přenosné analyzátory. Nejčastěji se používají v případě potřeby monitorování koncentrace rozpuštěného kyslíku v odpadních vodách, měření teploty kapalin v povrchových a neupravených vodách a také v laboratorních podmínkách. Analyzátory plynů kyslíku typu BKP-tester jsou schopny stanovit biochemickou absorpci O2 při analýze úrovně koncentrace kyslíku v kapalinách.
Princip činnosti zařízení je založen na stanovení úrovně koncentrace rozpuštěného kyslíku vestavěným senzorem. Chemický proces zvaný difúze vhání kyslík do senzoru, který obsahuje elektrody produkující elektrický proud. Na základě proudu se koncentrace plynu převádí na digitální data, která se následně přenášejí na displej. V podmínkách zvýšené teploty a tlaku v kapalině se používají oxymetry. Měření s takovým zařízením se provádějí pomocí magnetu, na základě skutečnosti, že vytvořené malé magnetické pole snadno přitahuje kyslíkové prvky. Různé modifikace moderních analyzátorů kyslíku se liší úrovní citlivosti, směrodatnou odchylkou a rozsahem měření. Linearita studie je oceňována zejména u upravených přístrojů – jde o přesné odečítání ukazatelů po dlouhou dobu. Analyzátor kyslíku má vysoké výkonové charakteristiky, přijatelnou rychlost kalibrace a má nenahraditelné technické vlastnosti. Kvalita zařízení je dána zvýšenou účinností chemického výzkumu.
Moderní průmyslový vývoj je vybaven kompenzačními mechanismy. Voda se skládá z rozpuštěných prvků, které vážou kyslík, a tím zkreslují konečné hodnoty měření. Oxymetrické kompenzátory neumožňují negativní účinky na kyslík, což zvyšuje přesnost konečných výsledků.
V průmyslovém prostředí se aktivně používají následující analyzátory kyslíku:
Ze série ANCAT-7655:
—ANCAT-7655-02. Vyznačuje se neomezenou životností snímače a nízkou přesností. Analyzátor je odolný vůči zvýšené teplotě kapalného média a má schopnost komunikovat s PC přes rozhraní RS485/RS232. Spolehlivé použití, intuitivní rozhraní.
—ANCAT-7655-03. Vybaveno věčným senzorem s neomezenou životností. Používá se s ovladačem BPS-21M k uspořádání analytického systému plynů pro chemickou analýzu kapalin.
—ANCAT-7655-04. Digitální verze minianalyzátoru, sloužící k hromadnému odečítání základních odečtů. Odolný vůči různým faktorům ovlivňujícím kapalinu.
Z řady analyzátorů rozpuštěného kyslíku MARK:
— MARK-404. Používá se pro čistírny odpadních vod, vnitřní a venkovní bazény. Má funkci automatické teplotní kompenzace a kontinuálního sledování koncentrace rozpuštěného kyslíku.
— MARK-409. Používá se pro rozbory vody v tepelných energetických zařízeních a jaderných elektrárnách. Má přesnost, automatickou kalibraci na atmosférický kyslík a životnost senzoru je až 10 let.
— MARK-409/1. Modifikace MARK-409 chráněná před prachem a vlhkostí se stupněm těsnosti IP65.
Pro polní podmínky se jako přenosné používají kyslíkoměry následujících značek:
Ze série AKPM-1-02:
— AKPM-1-02B. Určeno pro měření koncentrace kyslíku v laboratořích a průmyslových oblastech. Pracuje na bázi amperometrického senzoru АСрО2-06.
— AKPM-1-02T. Používá se v teplárenských sítích a v jaderné energetice, ve státních okresních elektrárnách, tepelných elektrárnách a jaderných elektrárnách. Moderní technická řešení umožňují kontrolovat přítomnost rozpuštěného molekulárního vodíku, který je korozním produktem, ve vodě a kapalinách.
— AKPM-1-02L. Častěji se používá v laboratorních podmínkách v průmyslových zařízeních (TsGSEN, bytové a komunální služby). Analyzátor se vyznačuje jednoduchým softwarovým rozhraním, vlastní diagnostikou provozuschopnosti analyzátoru a amperometrickým senzorem.
Z řady přenosných analyzátorů kyslíku MARK:
— MARK-303T. Tento kyslíkoměr se používá v normálním vodném a odvzdušněném prostředí. Vestavěné funkce pro automatickou kalibraci kyslíku, teplotu a barokompenzaci.
— MARK-302T. Má vysokou přesnost měření, baro- a teplotní kompenzaci v automatickém režimu a nízkou spotřebu energie.
— MARK-302E. Provoz ve dvou režimech (měření teploty a QKD), elektronický poznámkový blok, který není závislý na spotřebě energie, vysokorychlostní senzor (doba analýzy ne více než 3 minuty), snadné použití.
Přenosné analyzátory jiných značek:
— AZHA-101M. Určuje kvalitu vody v úpravnách, úroveň ochrany vod uživateli nádrží a environmentální služby. Přesnost a snadné použití, autonomní napájení a malé rozměry vytvářejí snadné použití.
— ANKAT-7655-05(-06). Používá se v kanalizačních systémech, přírodních nádržích ke stanovení KKK, biochemické absorpci O2 a určení teploty. Odolný vůči zvýšení teploty, má nízkou chybu a je spolehlivý.
Sledování technologických procesů v podnicích různého typu je v dnešní době nemyslitelné bez zařízení jako např analyzátory kyslíku. Zařízení mají funkce nezbytné pro kontrolu kapalného prostředí, zabraňují předčasnému stárnutí zařízení a určují kvalitu vody. Před použitím analyzátoru se musíte seznámit s potřebami podniku, specifiky výzkumu a technickými vlastnostmi každého modelu z prezentované řady a vybrat si vhodné zařízení.
Rozpuštěný kyslík není stejný jako kyslík obsažený v molekule vody. Kyslík se do vody dostává difúzí z okolního vzduchu, při provzdušňování a jako vedlejší produkt fotosyntézy.
Zatímco vzduch obsahuje 21 % kyslíku, voda obsahuje pouze 0,001 % kyslíku! Rozpuštěný kyslík se měří buď v miligramech na litr (mg/l) nebo procentech nasycení. Množství kyslíku v litru vody je definováno v miligramech na litr.
Živé organismy v jezerech, řekách, potocích a oceánech potřebují k přežití kyslík. Hladina kyslíku je proto z biologického hlediska mnohem důležitějším ukazatelem kvality vody než koliformní bakterie. Kromě toho kyslík ovlivňuje obrovské množství dalších ukazatelů vody, nejen biochemických, ale i organoleptických, jako je vůně, průhlednost a chuť. Kyslík je tedy možná jedním z hlavních ukazatelů kvality vody.
Pro dobrou kvalitu vody je nezbytné dostatečné množství rozpuštěného kyslíku.
Kyslík je nezbytným prvkem pro všechny formy života. Při podílu rozpuštěného kyslíku v objemu vody pod 5,0 mg/l je ohrožen život organismů žijících ve vodě. Hladina kyslíku nepřesahující 1-2 mg/l může vést k úhynu velkých ryb během několika hodin.
Množství rozpuštěného kyslíku ve vodě může záviset na teplotě (více kyslíku ve studené vodě), tlaku (více kyslíku se rozpustí ve vodě při vyšším tlaku) a slanosti (více kyslíku ve vodě s nízkou slaností). Rozklad organického materiálu ve vodě, ať už způsobený chemickými procesy, mikrobiálním působením v surové odpadní vodě nebo mrtvou vegetací, může vážně snížit koncentrace rozpuštěného kyslíku. „Odpadní“ voda vypouštěná do otevřených zdrojů po chlazení zařízení v továrnách nebo elektrárnách zvyšuje teplotu vody a snižuje obsah kyslíku.
Množství rozpuštěného kyslíku ve vašem zásobování vodou bude záviset na několika faktorech:
- Provzdušňování vody – pod vysokým tlakem se ve vodě rozpouští relativně větší množství kyslíku.
- Minerální složení vody – množství minerálních látek ve vodě ovlivňuje její schopnost rozpouštět kyslík. Destilovaná voda absorbuje více kyslíku než voda s vysokým obsahem minerálních látek.
- Přebytek živin vede k problému známému jako květ. To vede k nadměrnému růstu řas, což omezuje množství dostupného slunečního světla. Rostliny umírají bez slunečního záření, což zvyšuje proces rozkladu a snižuje množství rozpuštěného kyslíku ve vodě.
- Voda z podzemních zdrojů obvykle obsahuje méně rozpuštěného kyslíku než voda z povrchových zdrojů.
Bohužel právě lidská činnost má velký vliv na snižování množství rozpuštěného kyslíku. Stavba přehrad zpomaluje tok vody, snižuje provzdušňování a zvyšuje teploty. Lidský odpad obsahuje velké množství bakterií spotřebovávajících kyslík. Hnojiva vstupující do vody vedou ke kvetení.
Obsah rozpuštěného kyslíku v pitné vodě má pozitivní i negativní aspekty.
- Rozpuštěný kyslík zabraňuje chemické reakci a vyplavování železa a manganu z usazenin ve vodním zdroji, které by jinak zanechávaly stopy na vodovodním potrubí a způsobovaly chuťové problémy.
- Kyslík usnadňuje biochemickou oxidaci amoniaku na dusičnany, snižuje potřebu chlorace vody a zvyšuje účinnost dezinfekce. Kromě toho jsou vysoké hladiny rozpuštěného kyslíku obecně považovány za přijatelnější ve vodě, protože kyslík dodává vodě chuť, z tohoto důvodu je v pitné vodě žádoucí nízká přítomnost rozpuštěného kyslíku.
- Navzdory této žádoucí vlastnosti může být rozpuštěný kyslík zdrojem vážných problémů v zásobování domácností vodou. Faktem je, že kyslík je korozivní, zejména v horké vodě a starých litinových vodních systémech.
Přítomnost přirozených úrovní rozpuštěného kyslíku ve vodě je zvláště nežádoucí pro průmyslové závody z následujících důvodů:
- Kyslík zvyšuje korozi kovových trubek a souvisejících zařízení, zejména v systémech vytápění a chlazení. Tyto korozivní účinky jsou výrazně zesíleny při nízkém pH.
- Kyslík podporuje rozmnožování různých organismů a tvorbu hlenu.
- Kyslík zasahuje do řady chemických reakcí a může vést k defektům v některých průmyslových odvětvích, jako je celulóza a papír.
K odstranění kyslíku z vodních zdrojů se průmyslově používá řada chemikálií. K tomuto účelu se nejvíce používá siřičitan sodný. Reaguje s kyslíkem při vysokých teplotách za vzniku síranu sodného, čímž se snižuje množství kyslíku. Pro domácí účely se polyfosfáty často používají k vytvoření filmu na vnitřní straně vodovodního potrubí, který chrání kov před kontaktem s kyslíkem.
Množství kyslíku rozpuštěného ve vodě ukazuje obsah plynného kyslíku (O2) ve vodném roztoku. Rozpuštěný kyslík se měří buď pomocí Winklerovy metody nebo pomocí měřiče a sondy. Při stanovení množství rozpuštěného kyslíku existuje řada požadavků na umístění a postup odběru vzorků. Specifičnost spočívá také v tom, že test se nejlépe provádí ihned po odběru vzorku, proto se tento test často provádí na místě.
