Metody pomiaru tlenu rozpuszczonego

Tlen rozpuszczony może być mierzony za pomocą kolorymetrii, czujnika i miernika lub przez miareczkowanie.

Dostępne są trzy metody pomiaru stężenia tlenu rozpuszczonego. Nowoczesne techniki obejmują albo czujnik elektrochemiczny lub optyczny. Czujnik tlenu rozpuszczonego jest dołączony do miernika do próbkowania punktowego i zastosowań laboratoryjnych lub do rejestratora danych, monitora procesu lub przetwornika do pomiarów rozmieszczonych i kontroli procesu.

Metoda kolorymetryczna oferuje podstawowe przybliżenie stężenia tlenu rozpuszczonego w próbce. Istnieją dwie metody przeznaczone do wysokiego zakresu i niskiego zakresu stężenia rozpuszczonego tlenu. Metody te są szybkie i niedrogie dla podstawowych projektów, ale ograniczone w zakresie i podlegają błędom ze względu na inne czynniki redoks, które mogą być obecne w wodzie 27.

Tradycyjną metodą jest miareczkowanie Winklera. Chociaż przez wiele lat metoda ta była uważana za najdokładniejszą i najdokładniejszą, podlega ona również błędom ludzkim i jest trudniejsza do wykonania niż inne metody, szczególnie w terenie 27. Metoda Winklera istnieje obecnie w siedmiu zmodyfikowanych wersjach, które są nadal stosowane 27.

Pomiar tlenu rozpuszczonego metodą czujnikową

Pomiar tlenu rozpuszczonego za pomocą czujnika i miernika (fot. kredyt: Fondriest Environmental; Flickr).

Najpopularniejszą metodą pomiaru tlenu rozpuszczonego jest pomiar za pomocą miernika tlenu rozpuszczonego i czujnika. Podczas gdy ogólne kategorie czujników tlenu rozpuszczonego są optyczne i elektrochemiczne, czujniki elektrochemiczne mogą być dalej podzielone na czujniki polarograficzne, pulsacyjne polarograficzne i galwaniczne. Oprócz standardowego wyjścia analogowego, kilka z tych technologii czujników tlenu rozpuszczonego jest dostępnych w inteligentnych platformach czujników z wyjściem cyfrowym.

Czujnik tlenu rozpuszczonego może być używany w laboratorium lub w terenie. Czujniki DO mogą być zaprojektowane do testów biochemicznego zapotrzebowania na tlen (BZT), pobierania próbek punktowych lub długoterminowych zastosowań monitorujących. Miernik tlenu rozpuszczonego, sondy jakości wody lub system rejestracji danych mogą być używane do rejestrowania danych pomiarowych wykonanych za pomocą czujnika DO.

Jako że na stężenie tlenu rozpuszczonego mają wpływ temperatura, ciśnienie i zasolenie, parametry te muszą być uwzględnione. Kompensacje te mogą być wykonywane ręcznie lub automatycznie za pomocą tlenomierza rozpuszczonego tlenu lub oprogramowania do rejestrowania danych. Temperatura jest zazwyczaj mierzona przez termistor wewnątrz czujnika i jest pobierana przez miernik lub rejestrator danych bez konieczności informowania o tym. Wiele mierników DO zawiera wewnętrzny barometr, a systemy rejestracji danych mogą być skonfigurowane z zewnętrznym barometrem lub czujnikiem poziomu wody do pomiaru ciśnienia. Ciśnienie barometryczne może być również wprowadzane ręcznie jako wysokość, prawdziwe ciśnienie barometryczne lub skorygowane ciśnienie barometryczne. Zasolenie może być mierzone za pomocą czujnika przewodności/zasolenia i automatycznie kompensowane lub przybliżone i wprowadzane ręcznie jako 7:

Woda słodka

< 0.5 ‰ (PPT lub części na tysiąc)

Woda słonawa

0.5-30 ‰

Woda morska

33-37 ‰

Woda słonawa

30-.50 ‰

Brine

> 50 ‰

Procedury kalibracji i obsługi mogą się różnić w zależności od modelu i producenta. Podczas pomiarów i kalibracji należy odwoływać się do instrukcji obsługi.

Optyczne czujniki tlenu rozpuszczonego

Przekrój optycznego czujnika tlenu rozpuszczonego.

Optyczne czujniki tlenu rozpuszczonego mierzą interakcję między tlenem a pewnymi barwnikami luminescencyjnymi. Po wystawieniu na działanie światła niebieskiego, barwniki te stają się wzbudzone (elektrony zyskują energię) i emitują światło, gdy elektrony wracają do swojego normalnego stanu energetycznego 12. Gdy obecny jest rozpuszczony tlen, zwrócona długość fali jest ograniczona lub zmieniona z powodu interakcji cząsteczek tlenu z barwnikiem. Mierzony efekt jest odwrotnie proporcjonalny do ciśnienia parcjalnego tlenu 5. Podczas gdy niektóre z tych optycznych czujników DO są nazywane czujnikami fluorescencyjnymi 10, ta terminologia jest technicznie niepoprawna. Czujniki te emitują światło niebieskie, a nie ultrafioletowe, i są prawidłowo znane jako optyczne lub luminescencyjne czujniki DO 11. Optyczne czujniki tlenu rozpuszczonego mogą mierzyć albo intensywność, albo czas życia luminescencji, ponieważ tlen wpływa na oba te parametry 23.

Optyczny czujnik DO składa się z półprzepuszczalnej membrany, elementu detekcyjnego, diody emitującej światło (LED) i fotodetektora 3. Element detekcyjny zawiera luminescencyjny barwnik, który jest unieruchomiony w zolu-żelu, kserożelu lub innej matrycy 23. Barwnik reaguje po wystawieniu na działanie niebieskiego światła emitowanego przez diodę LED 3. Niektóre czujniki będą również emitować światło czerwone jako odniesienie w celu zapewnienia dokładności 5. To czerwone światło nie spowoduje luminescencji, lecz zostanie po prostu odbite z powrotem przez barwnik 7. Intensywność i czas życia luminescencji barwnika przy naświetlaniu światłem niebieskim zależy od ilości rozpuszczonego tlenu w próbce wody 23. Gdy tlen przechodzi przez membranę, oddziałuje on z barwnikiem, ograniczając intensywność i czas życia luminescencji 3. Intensywność lub czas życia zwróconej luminescencji jest mierzona przez fotodetektor i może być wykorzystana do obliczenia stężenia rozpuszczonego tlenu.

Stężenie rozpuszczonego tlenu (mierzone jego ciśnieniem parcjalnym) jest odwrotnie proporcjonalne do czasu życia luminescencji, jak wynika z równania Sterna-Volmera5:

Równanie Sterna-Volmera dla rozpuszczonego tlenu.

Io /I = 1 + kq * t0 * O2
Io= Intensywność lub czas życia luminescencji barwnika bez tlenu
I = Intensywność lub czas życia luminescencji przy obecności tlenu
kq = Współczynnik szybkości tłumienia współczynnik szybkości
t0 = czas życia luminescencji barwnika
O2 = stężenie tlenu jako ciśnienie cząstkowe
Równanie to stosuje się dokładnie przy niskich stężeniach rozpuszczonego tlenu 7. Przy wysokich stężeniach, pomiar ten jest nieliniowy 23. Ta nieliniowość wynika ze sposobu, w jaki tlen oddziałuje w matrycy polimerowej barwnika 25. W polimerach, rozpuszczone gazy wykazują ujemne odchylenie od prawa Henry’ego (które określa ciśnienie parcjalne) 25. Oznacza to, że przy wyższych stężeniach, rozpuszczalność tlenu w matrycy barwnika będzie przebiegać zgodnie ze zmodyfikowanym równaniem Sterna-Volmera24:

Zmodyfikowane równanie Sterna-Volmera dla rozpuszczonego tlenu.

Io /I = 1 + AO2 + BO2/(1+bO2 )
Io = Intensywność lub czas życia luminescencji barwnika bez tlenu
I = Intensywność lub czas życia luminescencji przy obecności tlenu
A, B, b = stałe tłumienia Sterna-Volmera i nieliniowego modelu rozpuszczalności
O2 = stężenie tlenu jako ciśnienie cząstkowe
Użycie tego równania wymaga wprowadzenia wcześniej określonych stałych czujnika (Io, A, B, b), które są specyficzne dla każdej nowej lub zamiennej nakładki czujnika 5.

Optyczne czujniki tlenu rozpuszczonego są zwykle dokładniejsze niż ich odpowiedniki elektrochemiczne i nie są uszkadzane przez siarkowodór lub inne gazy, które mogą przenikać przez elektrochemiczną membranę DO 7. Są one również zdolne do dokładnego pomiaru tlenu rozpuszczonego w bardzo niskich stężeniach 3.

Czujniki mogą być rozmieszczone z powierzchniową boją danych lub podpowierzchniową boją danych do długoterminowego monitorowania.

Optyczne czujniki DO są idealne do długoterminowych programów monitorowania ze względu na ich minimalne wymagania konserwacyjne. Mogą one utrzymywać kalibrację przez kilka miesięcy i wykazują niewielki (jeśli w ogóle) dryf kalibracji 5. Te czujniki tlenu rozpuszczonego również nie wymagają czasu nagrzewania lub mieszania podczas wykonywania pomiaru 7. W dłuższym okresie czasu barwnik ulega degradacji i konieczna jest wymiana elementu czujnikowego i membrany, ale wymiana ta jest bardzo rzadka w porównaniu z wymianą membrany czujnika elektrochemicznego. Czujniki do pomiaru żywotności luminescencji są w mniejszym stopniu narażone na degradację barwnika niż czujniki do pomiaru intensywności, co oznacza, że zachowają swoją dokładność nawet przy pewnej fotodegradacji 24.

Jednakże optyczne czujniki tlenu rozpuszczonego zwykle wymagają więcej mocy i potrzebują 2-4 razy więcej czasu na uzyskanie odczytu niż czujnik elektrochemiczny DO 7, 14. Czujniki te są również silnie uzależnione od temperatury 7. Intensywność luminescencji i czas życia są zależne od temperatury otoczenia 23, chociaż większość czujników zawiera termistor do automatycznej korekty danych 12.

Elektrochemiczne czujniki tlenu rozpuszczonego

Używanie elektrochemicznego czujnika tlenu rozpuszczonego i miernika do pomiaru tlenu rozpuszczonego(fot. YSI).

Elektrochemiczne czujniki tlenu rozpuszczonego mogą być również nazywane czujnikami amperometrycznymi lub czujnikami typu Clarka. Istnieją dwa typy elektrochemicznych czujników DO: galwaniczne i polarograficzne. Polarograficzne czujniki tlenu rozpuszczonego w wodzie mogą być dalej podzielone na czujniki w stanie ustalonym i szybko pulsujące. Zarówno galwaniczne jak i polarograficzne czujniki DO wykorzystują dwie spolaryzowane elektrody, anodę i katodę, w roztworze elektrolitu 7. Elektrody i roztwór elektrolitu są odizolowane od próbki cienką, półprzepuszczalną membraną.

Podczas wykonywania pomiarów, rozpuszczony tlen dyfunduje przez membranę z szybkością proporcjonalną do ciśnienia tlenu w wodzie 7. Rozpuszczony tlen jest następnie redukowany i zużywany na katodzie. W wyniku tej reakcji powstaje prąd elektryczny, który jest bezpośrednio związany ze stężeniem tlenu 7. Prąd ten jest przenoszony przez jony w elektrolicie i płynie od katody do anody 19. Ponieważ prąd ten jest proporcjonalny do ciśnienia parcjalnego tlenu w próbce 15, można go obliczyć za pomocą następującego równania:

Obliczanie stężenia rozpuszczonego tlenu (jako ciśnienia parcjalnego) w reakcji elektrochemicznej.

id = (4 * F * Pm(t) * A * pO2) / d
id = wytwarzany prąd
F = stała Faradaya = 9.64×10^4 C/mol
Pm(t) = przepuszczalność membrany w funkcji temperatury
A = powierzchnia katody
pO2 = ciśnienie parcjalne tlenu
d = grubość membrany
Typowe prądy wytwarzane podczas redukcji tlenu wynoszą około 2 uAmps 16.

Jeśli pomiary są wykonywane w laboratorium lub w wodzie stojącej, konieczne jest mieszanie galwanicznych i polarograficznych czujników DO w roztworze. Ta metoda pomiarowa jest zależna od przepływu ze względu na zużycie cząsteczek tlenu 7. Gdy tlen jest zużywany, czujniki mogą dawać sztucznie niskie odczyty DO w sytuacjach braku przepływu 7. Elektrochemiczne czujniki tlenu rozpuszczonego powinny być mieszane w próbce, aż odczyty tlenu rozpuszczonego przestaną wzrastać.

Polarograficzne czujniki tlenu rozpuszczonego

Przekrój polarograficznego czujnika tlenu rozpuszczonego.

Polarograficzny czujnik DO jest czujnikiem elektrochemicznym, który składa się ze srebrnej anody i katody z metalu szlachetnego (takiego jak złoto, platyna lub rzadko srebro) w roztworze chlorku potasu (KCl) 8. Kiedy urządzenie jest włączone, wymaga 5-60 minutowego okresu rozgrzewania, aby spolaryzować elektrody przed kalibracją lub pomiarem. Elektrody są polaryzowane przez stałe napięcie (pomiędzy 0,4 V a 1,2 V jest wymagane do redukcji tlenu) od katody do anody 8). Ponieważ elektrony poruszają się w przeciwnym kierunku niż prąd, anoda staje się spolaryzowana dodatnio, a katoda ujemnie 14. Polaryzacja ta występuje, gdy elektrony przemieszczają się z anody do katody poprzez wewnętrzny obwód druciany 19. Kiedy tlen dyfunduje przez membranę, molekuły są redukowane na katodzie, zwiększając sygnał elektryczny 7. Potencjał polaryzujący jest utrzymywany na stałym poziomie, podczas gdy czujnik wykrywa zmiany w prądzie spowodowane redukcją rozpuszczonego tlenu 7. Im więcej tlenu, który przechodzi przez membranę i jest redukowany, tym większy prąd elektryczny odczytywany przez polarograficzny czujnik DO.

Jest to reakcja dwuczęściowa – utlenianie srebrnej anody i redukcja rozpuszczonego tlenu. Reakcje te zachodzą w następujący sposób:


Ag – anoda srebra
KCl i H2O – roztwór chlorku potasu
Au/Pt – katoda złota lub platynowa *elektroda obojętna – nie bierze udziału*

Reakcja anody srebra i utlenianie
4Ag –.> 4Ag+ +4e-
4Ag+ 4KCl –> 4AgCl + 4K+

Reakcja katodowa złota i redukcja tlenu
*Katoda Au/Pt jest obojętna i przepuszcza tylko elektrony; > 4AgCl + 4KOH
Złota/platynowa katoda jest pominięta w równaniu reakcji, ponieważ nie przeszkadza ani nie uczestniczy w reakcji 18. W polarograficznym czujniku tlenu rozpuszczonego, rolą katody jest przyjęcie i przekazanie elektronów z anody do cząsteczek tlenu. Aby tlen mógł pozyskać elektrony, na powierzchni katody musi zajść reakcja redukcji tlenu 13. Elektrony przekazywane z anody srebrnej do katody przez obwód wewnętrzny są wykorzystywane do redukcji cząsteczek tlenu do jonów wodorotlenkowych na powierzchni katody, wytwarzając prąd. Prąd ten jest proporcjonalny do zużytego tlenu, a tym samym do ciśnienia parcjalnego tlenu w próbce 15.

Anoda srebrna jest utleniana podczas tego procesu, ponieważ oddaje swoje elektrony do reakcji redukcji, ale utlenianie występuje tylko wtedy, gdy dokonywane są pomiary 7. Reakcja ta jest zauważalna, ponieważ anoda ciemnieje (powłoka AgCl). W miarę gromadzenia się utlenionej powłoki, wydajność czujnika będzie się pogarszać 7. Będzie to widoczne nie tylko wizualnie podczas oglądania elektrody, ale także podczas używania czujnika tlenu rozpuszczonego. Odczyty będą niezwykle niskie, nie będą się stabilizować lub czujnik nie będzie się kalibrował 7. Kiedy to nastąpi, elektrody mogą zostać wyczyszczone, aby przywrócić sprawność czujnika 7. Konserwacja elektrod powinna być znacznie rzadsza niż wymiana membrany, która jest oparta na zastosowaniu 7.

Pulsacyjne polarograficzne czujniki tlenu rozpuszczonego

Przekrój pulsacyjnego polarograficznego czujnika tlenu rozpuszczonego.

Pulsacyjne polarograficzne czujniki tlenu rozpuszczonego eliminują potrzebę mieszania próbki w celu uzyskania dokładności podczas pomiaru tlenu rozpuszczonego. Szybko pulsujący czujnik DO jest podobny do stacjonarnego czujnika polarograficznego DO, ponieważ oba wykorzystują złotą katodę i srebrną anodę. Zarówno czujniki stacjonarne jak i szybko pulsujące również mierzą tlen rozpuszczony poprzez wytwarzanie stałego napięcia do polaryzacji elektrod 7. Jednak te pulsujące polarograficzne czujniki DO włączają się i wyłączają w przybliżeniu co cztery sekundy, umożliwiając uzupełnianie rozpuszczonego tlenu na powierzchni membrany i katody 7. To uzupełnianie tworzy zależność przepływu prawie zerową 7. W celu stałej polaryzacji i de-polaryzacji elektrod dla tych krótkich okresów czasu, pulsujący polarograficzny czujnik DO zawiera trzecią, srebrną elektrodę odniesienia, oddzieloną od srebrnej anody 7. Reakcja elektrochemiczna (utlenianie srebra i redukcja tlenu) pozostaje taka sama.

Ponieważ szybko pulsujące czujniki polarograficzne zmniejszają zależność od przepływu podczas wykonywania pomiarów DO, próbka wody nie musi być mieszana podczas stosowania tego czujnika 7.

Galwaniczne czujniki tlenu rozpuszczonego

Przekrój galwanicznego czujnika tlenu rozpuszczonego.

Ostatecznym elektrochemicznym czujnikiem tlenu rozpuszczonego jest czujnik galwaniczny. W galwanicznym czujniku tlenu rozpuszczonego, elektrodami są metale niepodobne do siebie. Metale mają różne elektropotencjały w zależności od ich szeregu aktywności (jak łatwo dają lub przyjmują elektrony) 17. Po umieszczeniu w roztworze elektrolitu, potencjał pomiędzy odmiennymi metalami powoduje ich samospolaryzację 16. Ta samopolaryzacja oznacza, że galwaniczny czujnik DO nie wymaga czasu nagrzewania. W celu redukcji tlenu bez zewnętrznego przyłożonego potencjału, różnica potencjałów między anodą i katodą powinna wynosić co najmniej 0,5 V 16.

Anoda w galwanicznym czujniku tlenu rozpuszczonego jest zwykle cynkiem, ołowiem lub innym aktywnym metalem, podczas gdy katoda jest srebrem lub innym metalem szlachetnym 3. Roztwór elektrolitu może być wodorotlenkiem sodu, chlorkiem sodu lub innym obojętnym elektrolitem 8,27. Reakcja elektrochemiczna w galwanicznych czujnikach DO jest bardzo podobna do reakcji w polarograficznych czujnikach DO, ale bez potrzeby stosowania oddzielnego, stałego potencjału. Różniące się elektrody ulegają autopolaryzacji, a elektrony wędrują wewnętrznie od anody do katody 7. Katoda pozostaje obojętna, służąc jedynie do przekazywania elektronów i nie ingeruje w reakcję 20. W ten sposób anoda jest utleniana, a tlen jest redukowany na powierzchni katody. Reakcje te zachodzą w następujący sposób:


Zn/Pb – anoda cynkowa lub ołowiowa
NaCl i H2O – roztwór chlorku sodu
Ag – katoda srebrna *elektroda obojętna, > 4OH-
4OH- + 2Zn2+ –> 2Zn(OH)2

Reakcja ogólna
O2 + 2H2O + 2Zn –> 2 Zn(OH)2
Jak w polarograficznej reakcji czujnika tlenu rozpuszczonego, katoda jest pominięta w równaniu, ponieważ jest elektrodą obojętną 18. Katoda srebrna przyjmuje elektrony z anody i przekazuje je cząsteczkom tlenu. Transakcja ta zachodzi na powierzchni katody 8. Prąd powstający w wyniku redukcji tlenu jest proporcjonalny do ciśnienia parcjalnego tlenu w próbce wody 15.

Wodorotlenek cynku, który powstaje w wyniku tych reakcji, wytrąca się do roztworu elektrolitu. Osad ten jest widoczny jako biała substancja stała na końcówce czujnika 7. Osad ten nie pokrywa anody ani nie zużywa elektrolitu, a zatem nie wpływa na działanie czujnika, dopóki jego ilość nie stanie się nadmierna. Jeśli tak się stanie, może on zakłócić zdolność jonów do przenoszenia prądu pomiędzy katodą a anodą 22. Gdy wydajność czujnika jest niezwykle niska lub odczyty nie stabilizują się, konieczna jest wymiana roztworu elektrolitu 7.

Ponieważ elektrody w galwanicznym czujniku DO są samopolaryzujące, utlenianie cynku będzie zachodzić nawet wtedy, gdy przyrząd nie jest używany 7. To powiedziawszy, galwaniczny czujnik tlenu rozpuszczonego będzie działał wydajnie, nawet gdy anoda cynkowa zostanie zużyta, chociaż może wymagać wymiany częściej niż polarograficzny czujnik DO 7.

Pomiar tlenu rozpuszczonego metodą kolorymetryczną

Istnieją dwie odmiany analizy tlenu rozpuszczonego metodą kolorymetryczną. Są one znane jako metoda indygokarminowa i metoda rodazynowa D. Oba warianty wykorzystują odczynniki kolorymetryczne, które reagują i zmieniają kolor po wejściu w reakcję z tlenem w wodzie 6. Interakcje te opierają się na utlenianiu odczynnika, a zakres zmiany koloru jest proporcjonalny do stężenia rozpuszczonego tlenu 27. Pomiar tlenu rozpuszczonego metodami kolorymetrycznymi może być wykonywany za pomocą spektrofotometru, kolorymetru lub prostego komparatora. Użycie spektrofotometru lub kolorymetru daje dokładniejsze wyniki, podczas gdy porównanie z komparatorem takim jak koło barw lub blok kolorów jest szybkie i niedrogie. Jednakże, ponieważ ludzkie oko nie jest obiektywne, może to skutkować pewną niedokładnością 6.

Karmin indygo

Zgodnie z metodą karminu indygo, im głębszy niebieski, tym wyższe stężenie rozpuszczonego tlenu.

Metoda karminu indygo może być stosowana do pomiaru stężenia rozpuszczonego tlenu w zakresie od 0,2 do 15 ppm (mg/L). W metodzie tej powstaje niebieski kolor, którego intensywność jest proporcjonalna do stężenia rozpuszczonego tlenu 31. Żelazo, żelazo żelazne, azotyn i wodorosiarczyn sodu mogą zakłócać tę metodę 27. Ponadto odczynniki powinny być przechowywane z dala od jasnego światła, ponieważ długotrwałe wystawienie na jego działanie może pogorszyć jakość indygokarminu 32. Jednakże na tę metodę nie mają wpływu temperatura, zasolenie ani rozpuszczone gazy 28. Testy niskiego zakresu są zależne od czasu i powinny być analizowane w ciągu 30 sekund, podczas gdy testy wysokiego zakresu wymagają dwuminutowego czasu przetwarzania 31.

Rhodazine D

Podczas pomiaru rozpuszczonego tlenu, metoda Rhodazine D wytworzy bogaty różowy kolor.

Metoda Rhodazine D jest używana do określania bardzo niskich stężeń rozpuszczonego tlenu. Zdolne do pomiaru w częściach na miliard (ppb), odczynniki rodazyny D reagują z rozpuszczonym tlenem tworząc głęboki różowy kolor roztworu 30. Na tę metodę kolorymetryczną nie ma wpływu zasolenie lub rozpuszczone gazy, takie jak siarczek, które mogą być obecne w próbce wody 28. Jednakże, czynniki utleniające takie jak chlor, żelazo żelazne i miedź miedziowa mogą zakłócać i powodować wyższe odczyty DO 29. Inne przyczyny błędów to polisiarczki, wodorochinon/benzochinon oraz bor i nadtlenek wodoru (jeśli oba są obecne) 29. Ponadto kolor próbki i zmętnienie mogą wpływać na dokładność odczytów 29. Metoda ta jest zależna od czasu, ponieważ analiza musi być wykonana w ciągu 30 sekund od wymieszania odczynnika 30.

Pomiar tlenu rozpuszczonego metodą miareczkową

Metoda miareczkowa do analizy tlenu rozpuszczonego jest znana jako metoda Winklera. Metoda ta została opracowana przez L.W. Winklera, węgierskiego chemika, w 1888 r. 4. Znana również jako metoda jodometryczna, metoda Winklera jest procedurą miareczkową opartą na właściwościach utleniających rozpuszczonego tlenu 26. Metoda ta od dawna stanowi standard dokładności i precyzji podczas pomiaru tlenu rozpuszczonego27.

Metoda Winklera

Próbki są pobierane, utrwalane i miareczkowane, albo w terenie, albo w laboratorium. Próbka powinna być utrwalona odczynnikami tak szybko jak to możliwe, aby zapobiec przesunięciu poziomu tlenu z powodu mieszania lub kontaktu z atmosferą. Metoda Winklera wymaga specjalnej butelki, znanej jako butelka BOD, która jest zaprojektowana tak, aby uszczelnić ją bez zatrzymywania powietrza wewnątrz. Obecnie wymagane odczynniki mogą być dostarczane w postaci wstępnie odmierzonych pakietów, co zapewnia większą dokładność i łatwość użycia 33. Podczas stosowania tej metody, ilość titranta potrzebna do zakończenia reakcji jest proporcjonalna do stężenia rozpuszczonego tlenu w próbce 6.

Choć metoda Winklera jest nadal uznanym standardem analizy rozpuszczonego tlenu, zidentyfikowano kilka obaw 27. Metoda ta jest narażona na błędy ludzkie, niedokładności, zanieczyszczenia próbki i interferencje 6. Ponadto, miareczkowanie może być czasochłonne i uciążliwe w terenie 7.

Zmodyfikowane metody Winklera

Podstawowe kroki pomiaru tlenu rozpuszczonego metodą miareczkowania Azide-Winklera.

Obecnie istnieje siedem zmodyfikowanych metod Winklera, z których każda została stworzona w odpowiedzi na inny problem (taki jak przeszkadzające zanieczyszczenia) 27. Najbardziej popularną z nich jest metoda Azide-Winklera, ponieważ rozwiązuje ona problemy z jodem obecnym w oryginalnej metodzie 1. Jednak reszta zmodyfikowanych metod stwarza nowe obawy – metody te wymagają wcześniejszej wiedzy o próbce (takiej jak inne obecne elementy) w celu dokonania odpowiedniego wyboru metody 27.

Jeśli ktoś ma czas i skłonność, metoda miareczkowa do analizy tlenu rozpuszczonego może być dokładna i precyzyjna. Jednak nowe technologie stworzyły czujniki tlenu rozpuszczonego, które są łatwiejsze i szybsze w użyciu i mogą być tak samo dokładne w większości zastosowań 27.

Cite This Work

.

Dodaj komentarz

Twój adres e-mail nie zostanie opublikowany.