Для контролирования уровня кислорода в воде и жидкостях разной плотности в промышленной и лабораторной среде активно используют газоанализатор кислорода или, как чаще всего их называют, кислородомер. Прибор относят к направлению, называемым ph-метрия, из-за свойств устройства производить анализ химического вещества в водной среде. Самой распространённой причиной ускоренного старения оборудования является внутренняя коррозия, вызванная повышенным содержанием растворённого кислорода в питательной воде. Анализаторы способствуют снижению возможности возникновения аварийной ситуации при обнаружении критического уровня элементов газа в жидкости.
Прежде чем разобрать основные свойства и возможности газоанализаторов кислорода, рассмотрим, какое место О2 занимает в природе. Кислород считается самым распространённым окислителем на Земле. Атмосфера на 20,95% состоит из кислорода, водная среда планеты насыщена 88% О2, а 47,4% элемента приходится на состав твёрдой массы земной коры. При взаимодействии кислорода с любым другим элементом из таблицы Менделеева, образуется оксид. Ни одно предприятие, в основе которого задействованы биотехнологии, не может обходиться без устройств, способных измерять уровень кислорода в жидкостной среде. Это такие отраслевые организации как металлургия (цветная и чёрная), фармацевтика, электростанции (ТЭЦ, ГРЭС, АЭС), пищевое производство, службы, отвечающие за охрану окружающей среды, медицина и нефтепромышленность. Стоит отметить, что газоанализаторы кислорода применяются не только для нормальных, но и для сточных вод, а именно принимают участие в процессе очистки. Измерение уровня кислорода в воде также является частью анализа, который указывает на биохимическое потребление О2, то есть определяет качество жидкости.
Чтобы выявить концентрацию кислорода в воде на промышленности чаще всего используют метод Винклера (йодометрическое титрование). Общепринятые нормы данного способа позволяют применять в условиях санитарно-химического и экологического контроля. В основу метода заложено взаимодействие частиц кислорода с гидроксидом марганца. В ходе проведения анализа вещества вступают реакцию, которые подвергаются йодометрическому титрованию. Сама суть проведения исследования на определение уровня растворённого кислорода состоит в изменении валентности. В щелочной среде гидроксид марганца из двухвалентного состояния переходит в четырёхвалентное. При этом О2 связывается количественно. В окисленной среде осуществляется обратная реакция (гидроксид магния II принимает валентность IV). При этом окисляется йод, количество которого пропорциональное количеству связанного кислорода. Чтобы оттитровать йод, который выделился в процессе реакции, используют раствор тиосульфат натрия. Индикатором служит обычный крахмал. Чистота результатов реакции зависит от присутствия в воде примесей активного типа (железо (II,III), сульфиды, нитриты).
Чтобы повысить скорость определения концентрации растворённого кислорода, используют газоанализатор кислорода. Дело в том, что прямое йодометрическое титрование Александра Винклера хоть и является стандартным методом, а его модификации помогают упростить анализ жидких растворов, провести исследование на определение концентрации кислорода с уклоном на оперативность в полевых условиях почти невозможно. Именно поэтому применение специального устройства данном случае вполне целесообразное.
Существует два типа газоанализаторов кислорода (кислородомеров): стационарные и переносные. Первые используются в котлоагрегаторах на теплоэлектростанциях с целью проведения контроля кислорода в питательной воде. Зачастую, подобные устройства оборудованы стабилизаторами воды. Возможна комплектация со световой сигнализацией. Когда блок датчика разгерметизируется (повреждается) или замечается нарушение в режиме деорации, на пробе повышается температура, впоследствии чего сигнализация оповещает персонал. Информация о повышении концентрации кислорода выводится в цифровом режиме. Также газоанализатор кислорода может иметь выходы (0 - 5) или (4 - 20) мА. Они являются аналоговыми и предназначены для подключения смежных приборов к автоматизированной системе регистрации и управления химической подготовкой воды. Основные преимущества стационарных анализаторов: регулируемая чувствительность; индицирование показаний в цифрах; присутствие сигнализации, которая предупреждает о повышенной температуре пробы, разгерметизации блока. В ходе проведения анализа прибор, используя унифицированные протоколы, передаёт сигналы на пульт оператора или контроллер. Процесс установки кислородомера достаточно прост благодаря наличию крепёжных элементов, что позволяет расположить газоанализатор на близком расстоянии от ёмкости с водой или другой жидкостью. За снятие показаний отвечает микропроцессор, который вносит данные на твёрдый носитель памяти, встроенный в прибор.
Кроме стационарных приборов, в научных отраслях используются переносные анализаторы. Они чаще всего применяются при необходимости мониторинга концентрации растворённого кислорода в сточных водах, измерения температуры жидкости на поверхностных и неочищенных водах, а также в лабораторных условиях. Газоанализаторы кислорода типа БКП-тестер способны определить биохимическое поглощение О2 во время анализа уровня концентрации кислорода в жидкостях.
Принцип действия прибора основывается на определении встроенным датчиком уровня концентрации растворённого кислорода. Химический процесс, называемый диффузией, направляет кислород внутрь датчика, на котором расположены электроды, производящие электрический ток. На основе тока, концентрация газа преобразовывается в цифровые данные, которые впоследствии передаются на дисплей. В условиях повышенной температуры и давления в жидкости используются оксиметры. Измерения таким прибором проводятся с помощью магнита, на основе того, что небольшое создаваемое магнитное поле легко притягивает элементы кислорода. Различные модификации современных анализаторов кислорода отличаются уровнем чувствительности, среднеквадратическим отклонением и диапазоном проведения измерений. Особенно ценится в модифицированных приборах линейность исследования – это точное снятие показателей на протяжении длительного времени. Газоанализатор кислорода имеет высокие эксплуатационные характеристики, приемлемую скорость калибровки и обладает незаменимыми техническими характеристиками. Качество прибора обуславливается повышенной эффективностью химических исследований.
Промышленные современные разработки оснащены компенсирующими механизмами. Вода состоит из растворённых элементов, связывающих кислород, искажающих таким образом итоговые показания измерений. Компенсаторы оксиметров не позволяют негативно воздействовать на кислород, что повышает точность конечных результатов.
В промышленной среде активно используются следующие газоанализаторы кислорода:
Из серии АНКАТ-7655:
- АНКАТ-7655-02. Примечателен неограниченным сроком использования сенсора и низкой погрешностью. Анализатор стойкий к повышению температуры жидкой среды, имеет возможность связываться с ПЭВМ посредством интерфейсов RS485/RS232. Надёжный в использовании, понятный интерфейс.
- АНКАТ-7655-03. Оборудован вечным датчиком с неограниченным сроком службы. Применяется с контроллером БПС-21М для организации газоаналитической системы химического анализа жидкости.
- АНКАТ-7655-04. Цифровая версия мини-анализатора, используемая для массового снятия основных показаний. Устойчив к разным факторам, воздействующих на жидкость.
Из серии анализаторов растворённого кислорода МАРК:
- МАРК-404. Используется для очистных сооружений, закрытых и открытых бассейнов. Обладает функцией автоматической термокомпенсации и непрерывного контроля концентрации растворённого кислорода.
- МАРК-409. Применяется для анализа воды на объектах тепловой энергетики и атомных станциях. Обладает точностью, автоматической градуировкой по атмосферному кислороду, срок службы датчика до 10 лет.
- МАРК-409/1. Защищённая от пыли и влаги модификация МАРК-409 со степенью герметичности IP65.
Для полевых условий в качестве переносных используются кислородомеры следующих марок:
Из серии АКПМ-1-02:
- АКПМ-1-02Б. Предназначен для измерения концентрации кислорода в лабораториях и промышленных зонах. Работает на базе амперометрического сенсора АСрО2-06.
- АКПМ-1-02Т. Используется на теплосетях и в атомной энергетике, на ГРЭС, ТЭЦ, АЭС. Современные технические решения позволяют проверять наличие в воде и жидкостях растворённый молекулярный водород, являющийся продуктом коррозии.
- АКПМ-1-02Л. Чаще используется в лабораторных условиях на индустриальных объектах (ЦГСЭН, ЖКХ). Особенностями анализатора являются простой программный интерфейс, самодиагностика на исправность анализатора и амперометрического сенсора.
Из серии портативных анализаторов кислорода МАРК:
- МАРК-303Т. Данный кислородомер применяется в условиях обычной водной среды и деаэрированной. Встроены функции автоматической градуировки кислорода, температурной и барокомпенсации.
- МАРК-302Т. Обладает высокой точностью измерения, баро- и термокомпенсацией в автоматическом режиме, низким потреблением энергии.
- МАРК-302Э. Двухрежимная работа (измерение температуры и КРК), электронный блокнот, не зависящий от энергопотребления, скоростной датчик (время на анализ не более 3 минут), простота использования.
Переносные анализаторы других марок:
- АЖА-101М. Определяет качество воды в очистных сооружениях, уровень охраны воды пользователями водоёмов, экослужбами. Точность и простота использования, автономное питания и небольшие габариты создают удобство использования.
- АНКАТ-7655-05(-06). Используется в канализационных системах, природных водоёмах для определения КРК, биохимического поглощения О2 и определения температуры. Стойкий к температурным повышениям, обладает низкой погрешностью, надёжен.
Сейчас мониторинг технологических процессов на предприятиях разного типа немыслим без таких устройств как газоанализаторы кислорода. Приборы обладают функциями, необходимыми для контроля жидкостной среды, предотвращения раннего старения оборудования и определения качества воды. Прежде чем эксплуатировать анализатор, нужно ознакомиться с потребностями предприятия, спецификой исследований и техническими характеристиками каждой модели из представленной линейки, выбрав подходящий прибор.
