Анализаторы растворенного кислорода в воде.

Прежде чем рассматривать анализаторы кислорода в воде, необходимо дать понимание того, что такое кислород.

Кислород (O₂)– это самый распространенный на Земле элемент, на его долю в составе соединений приходится 47,4 % массы твёрдой земной коры. В пресной и морской воде содержится до 88% связанного кислорода по массе. Содержание свободного кислорода в атмосфере составляет 20,95% по объему и около 23,12% по массе. Кислород входит в состав клеток всех живых существ.

Кислород – это сильный окислитель, взаимодействующий практически со всеми элементами таблицы Менделеева, образуя, при этом, оксиды.

Контролирование содержания кислорода в воде остаётся важной проблемой. Сегодня, фактически, большинство отраслей науки и промышленности, таких, как черная и цветная металлургия, химическая и нефтехимическая промышленность, сельское хозяйство, медицина и фармацевтика, биология, рыбная и пищевая промышленность, различные службы охраны окружающей среды, заинтересованы в применении различных средств измерения содержания кислорода в воде. Знание о содержании кислорода в воде необходимо для применения практически любой биотехнологии. Содержание растворенного кислорода необходимо определять как в чистых природных водах, промышленных водах на производствах, так и в сточных водах после их очистки. При этом, стоит упомянуть, что процессы очистки сточных вод всегда должны сопровождаться контролем содержания кислорода. К тому же, определение концентрации растворенного кислорода является неотъемлемой частью анализа определения важнейшего показателя качества воды – биохимического потребления кислорода.

Определение концентрации растворенного кислорода, чаще всего, проводится при помощи метода Винклера или, по другому, йодометрического титрования, который общепринят и широко используется, в первую очередь, при экологическом и санитарно-химическом контроле. Суть метода заключается в анализировании кислорода, который вступает в реакцию с гидроксидом марганца, и его йодометрического титрования.

Метод определения концентрации растворенного кислорода основывается на способности гидроксида марганца (II) окисляться в щелочной среде до гидроксида марганца (IV), при этом количественно связывая кислород. В кислой среде гидроксид марганца (IV) переходит обратно в двухвалентное состояние, при этом, окисляя количество йода, пропорциональное связанному кислороду. Йод, выделившийся во время обратной реакции, оттитровывают при помощи раствора тиосульфата натрия, используя в качестве индикатора обыкновенный крахмал. Однако, на чистоту реакции и, соответственно, на объективность результатов исследования может оказать присутствие в воде активных примесей, таких, как: нитриты, сульфиды, двух- и трехвалентное железо.

Отметим, что, хотя метод йодометрического титрования Винклера и отнесен к стандартным химическим методам анализа растворов и существует множество его модификации, упрощающих исследования, но провести с помощью него оперативный анализ концентрации кислорода в полевых условиях невозможно. Именно поэтому, для оперативного измерения концентрации растворенного кислорода в воде были изобретены анализаторы растворенного кислорода, или оксиметры.

Анализатор растворенного кислорода – это специализированный измерительный прибор, который предназначается для оперативной оценки содержания кислорода в растворах, смесях и других средах, в лабораторных, промышленных или полевых условиях.

Принцип действия обычного анализатора растворенного кислорода основан на электрохимическом методе определения концентрации кислорода. Это значит что, для определения концентрации растворенного кислорода используется такое явление, как диффузия, в результате которой кислород поступает в датчик, на электродах которого возникают электрические токи. На основе параметров этих токов, при помощи автоматизированного цифрового преобразователя, может быть соотнесен и рассчитан показатель концентрации газа. После преобразования сигнала, информация о концентрации кислорода в воде поступает на дисплей прибора.

Существуют оксиметры, которые для анализа содержания газа в средах с высоким содержанием пара или пыли, а также для условий высокого давления и температур, применяют парамагнитный способ, основанный на том, что кислород легко притягивается к магниту.

Современные анализаторы кислорода могут выпускаться в различных модификациях, которые, в первую очередь, отличаются диапазоном измерений, максимальным среднеквадратическим отклонением и порогом чувствительности. Однако, такие параметры, как линейность (способность сохранять точность измерений на протяжение длительного времени) и повторяемость исследований. Современные анализаторы кислорода оснащаются механизмами компенсации, которые предотвращают негативное воздействие растворенных в воде элементов, способных связывать кислород и таким образом искажать результаты измерений. Оксиметры имеют высокую точность и скорость калибровки.

Удобство эксплуатации и высокие технические характеристики анализаторов кислорода существенно повышают эффективность химико-технологических исследований и делают такие приборы, попросту, незаменимыми.

Анализаторы кислорода в воде могут изготавливаться в промышленном и портативном исполнении.

1. Промышленный анализатор растворенного кислорода легко встраивается в систему автоматизированного управления. Устройство формирует стандартизированные сигналы и передает их по унифицированным протоколам на контроллер или операторский пульт, а также может быть подключено к другим смежным приборам. Установить такой прибор достаточно просто, ведь универсальный крепеж, поставляемый с анализаторами кислорода, позволяет разместить его в непосредственно рядом с емкостями с анализируемыми средами. Благодаря микропроцессорным технологиям, анализатор самостоятельно проводит диагностику, сохраняет в памяти результаты измерений и другие данные.

К промышленным анализаторам кислорода в воде относят:

а) Серия анализаторов АНКАТ-7655:

- АНКАТ-7655-02 – анализатор кислорода с «вечными» сенсорами для котлоагрегатов. Имеет возможность задания двух порогов сигнализации, и отключения потока воды. Оборудован выходами на периферийные устройства и ЭВМ. Пожалуй, это самый современный прибор данного типа.

- АНКАТ-7655-03 – для работы с БПС-21М. Имеет возможность подключать другие датчики, например на pH.

- АНКАТ-7655-04 – миниатюрный анализатор кислорода, для проведения всех основных замеров.

б) Серия анализаторов кислорода АКПМ-1-01:

- АКПМ-1-01А – комплектное исполнение с  АС-06 для анализа кислорода в водах охлаждения первого контура ядерных реакторов.

- АКПМ-1-01Л – лабораторное исполнение прибора для точного измерения концентрации растворенного кислорода, температуры, и процента насыщения жидких сред кислородом.

- АКПМ-1-01П – анализатор кислорода во взрывозащищенном исполнении с возможностью измерения парциального давления и температуры.

- АКПМ-1-01Т – анализатор кислорода во взрывозащищенном исполнении с улучшенным амперометрическим сенсором, показания которого не зависят от скорости потока и температуры воды.

в) Серия анализаторов кислорода МАРК:

- МАРК-404 – анализатор кислорода для очистных сооружений, и открытых водоемов. Имеет возможность градуировки по атмосферному кислороду.

- МАРК-409 – прибор для атомной и тепловой энергетики. Способен работать в сложных условиях загрязненности воды, включая воды с окислами железа.

- МАРК-409/1 – взрывозащищенное исполнение МАРК-409.

2. Переносное исполнение анализаторов кислорода в воде выпускается для облегчения измерений в полевых и лабораторных условиях. К таким приборам относят:

а) Серия анализаторов кислорода АКПМ-1-02:

- АКПМ-1-02Б – компактный взрывозащищенный прибор с улучшенным сенсором для лабораторного и промышленного применения. Может встраиваться в трубопроводы и биореакторы. Имеет подсветку дисплея.

- АКПМ-1-02Т – предназначен для промышленой водоподготовки на предприятиях ТЭЦ, АЭС, ГРЭС, котельных и теплосетях. Оборудован улучшенным амперометрическим сенсором. Может калиброваться по воздуху или по ПГС.

- АКПМ-1-02Л – компактное лабораторное исполнение прибора для точного измерения концентрации растворенного кислорода, температуры, и процента насыщения жидких сред

б) Серия переносных анализаторов кислорода МАРК:

- МАРК-303Т – взрывозащищенный прибор для измерения концентрации растворенного кислорода в воде и температуры воды, в том числе деаэрированной.

- МАРК-302Т – прибор для оперативной проверки концентрации кислорода на объектах тепловой энергетики.

- МАРК-302Э – прибор для опреативных полевых и лабораторных измерений концентрации кислорода.

в) АЖА-101М – простой универсальный прибор для оперативных измерений.

г) АНКАТ-7655-05 (-06) – простой и надежный термооксиметр, предназначающийся для измерения концентрации кислорода в поверхностных водах, и температуры воды. Используется в экологических лабораториях.

Как видно из приведенного выше списка, производители предлагают целую линейку приборов для анализа содержания кислорода в воде. Чтобы среди разнообразия моделей анализаторов кислорода выбрать устройство, удовлетворяющее потребностям лаборатории или производственных процессов, специфике проводимых исследований, необходимо внимательно ознакомиться с конструктивными особенностями и рекомендациями изготовителя по сфере и условиям применения анализатора.