ในโลกของการตรวจสอบคุณภาพน้ำ หนึ่งในเครื่องมือที่สำคัญที่สุดที่นักวิทยาศาสตร์ นักสิ่งแวดล้อม และผู้ปฏิบัติงานในอุตสาหกรรมใช้คือเครื่องวัดออกซิเจนที่ละลายน้ำ (DO)
เครื่องมือนี้มีบทบาทสำคัญในการประเมินความสมบูรณ์ของสภาพแวดล้อมทางน้ำ การตรวจสอบการทำงานที่เหมาะสมของโรงบำบัดน้ำเสีย และการรักษาสภาวะที่เหมาะสมที่สุดในอุตสาหกรรม เช่น การเพาะเลี้ยงสัตว์น้ำ แต่ DO Meter คืออะไรกันแน่ และทำงานอย่างไร ในบทความนี้เราจะเจาะลึกความสำคัญ และหลักการทำงาน
DO Meter คืออะไร
DO Meter หรือเครื่องวัดออกซิเจนที่ละลายน้ำเป็นเครื่องมือที่ใช้ในการวัดปริมาณออกซิเจนที่ละลายน้ำในของเหลว โดยทั่วไปคือน้ำ ออกซิเจนที่ละลายน้ำหมายถึงโมเลกุลออกซิเจน (O₂) ที่มีอยู่ในน้ำและพร้อมให้สิ่งมีชีวิตในน้ำใช้ในการหายใจ
การรักษาระดับออกซิเจนที่ละลายอยู่ในน้ำให้เหมาะสมถือเป็นสิ่งสำคัญต่อสุขภาพของสิ่งมีชีวิตในน้ำและคุณภาพของน้ำ เครื่องวัดออกซิเจนในน้ำช่วยให้ระบุปริมาณออกซิเจนที่ละลายอยู่ในน้ำได้อย่างแม่นยำ โดยวัดเป็นมิลลิกรัมต่อลิตร (มก./ล.) หรือเป็นเปอร์เซ็นต์ของออกซิเจนอิ่มตัว (หน่วยวัด %)
เครื่องวัดนี้มักใช้ในอุตสาหกรรมต่างๆ และโปรแกรมตรวจสอบสิ่งแวดล้อมเพื่อประเมินคุณภาพน้ำและให้แน่ใจว่าเป็นไปตามมาตรฐานที่จำเป็นสำหรับการดำรงชีวิตหรือกระบวนการอุตสาหกรรมเฉพาะ
หลักการทำงาน
เครื่องวัดค่า DO ใช้เทคนิคและเทคโนโลยีที่แตกต่างกันในการวัดออกซิเจนที่ละลายน้ำ ต่อไปนี้คือประเภทหลักของเครื่องวัดค่า DO และการทำงานของเครื่องวัด:
1. เครื่องวัดแบบไฟฟ้าเคมี
เครื่องวัดค่า DO ประเภทที่พบมากที่สุดประเภทหนึ่งคือเซนเซอร์ไฟฟ้าเคมี หรือที่เรียกว่าอิเล็กโทรดคลาร์ก เครื่องวัดชนิดนี้ใช้หัววัดที่มีขั้วบวกและขั้วลบจุ่มอยู่ในสารละลายอิเล็กโทรไลต์
เมื่อนำหัววัดไปวางในน้ำ โมเลกุลออกซิเจนจะแพร่กระจายผ่านเมมเบรนและทำปฏิกิริยาที่ขั้วลบ ปฏิกิริยานี้จะสร้างกระแสไฟฟ้าเล็กน้อย ซึ่งแปรผันตรงกับปริมาณออกซิเจนในน้ำ
คุณสมบัติหลักของเครื่องวัดค่า DO แบบไฟฟ้าเคมี:
- การวัดปริมาณออกซิเจนที่ละลายน้ำแบบเรียลไทม์
- ใช้กันอย่างแพร่หลายในงานภาคสนามและห้องปฏิบัติการ
- ต้องมีการสอบเทียบและเปลี่ยนเมมเบรนเป็นประจำ
2. เครื่องไทเทรตแบบวินเคลอร์ (Winkler titration)
วิธีการไทเทรตแบบวินเคลอร์ (Winkler titration) เป็นการวัดปริมาณออกซิเจนที่ละลายอยู่ในน้ำ
โดยวิธีการนี้เกี่ยวข้องกับการเติมสารเคมีลงในน้ำเพื่อทำปฏิกิริยากับโมเลกุลออกซิเจนเพื่อสร้างสารละลายที่มีกรด ปริมาณของสารทำให้เป็นกลางที่จำเป็นในการทำให้สารละลายเป็นกลางจนกระทั่งตัวอย่างมีสีใส แสดงให้เห็นว่ามีออกซิเจนอยู่ในตัวอย่างน้ำเดิมมากเพียงใด
ข้อดี
- ความแม่นยำสูง
- ไม่ต้องปรับเทียบมิเตอร์
ข้อจำกัด
- ต้องวิเคราะห์ตัวอย่างทันทีหลังจากเก็บ ไม่เช่นนั้น ออกซิเจนจะถูกใช้ไป หรือสภาพแวดล้อมภายนอกจะเพิ่มออกซิเจนให้กับตัวอย่าง
- ใช้เวลานาน
- มักต้องใช้ตัวอย่างจำนวนมาก
- รีเอเจนต์ไทเทรตทำให้สิ่งแวดล้อมเป็นมลพิษ ดังนั้นจึงต้องกำจัดอย่างถูกต้อง
ค่ามาตรฐานออกซิเจนในน้ำ
แหล่งน้ำที่ดีต่อสิ่งมีชีวิตโดยทั่วไปจะมีออกซิเจนในน้ำอย่างน้อย 5 มก./ลิตร ระดับ DO ที่น้อยกว่า 5 มก./ลิตร อาจส่งผลให้สิ่งมีชีวิตในน้ำเครียด และระดับที่ยังคงต่ำถึง 1 มก./ลิตร เป็นเวลาสองสามชั่วโมงอาจส่งผลให้ปลาตายอย่างมาก
เมื่อพิจารณาข้อมูลที่กล่าวถึงข้างต้น จะเห็นได้ชัดว่าการวัดค่าออกซิเจนละลายน้ำมีความสำคัญอย่างยิ่งในการประเมินสุขภาพและความยั่งยืนของระบบนิเวศทางน้ำ โดยทั่วไปแล้วน้ำที่ดีต่อสุขภาพควรมีความเข้มข้นของออกซิเจนในน้ำอยู่ระหว่าง 6.5-8 mg/L
มาตรฐาน
อาจมีการผลิต ทดสอบ และใช้งานเครื่องวัดออกซิเจนละลายน้ำตามมาตรฐานต่างๆ ตัวอย่างมาตรฐาน ได้แก่
- ISO 5814 – คุณภาพน้ำ: การหาค่าออกซิเจนละลายน้ำโดยหัววัดไฟฟ้าเคมี
- ASTM D888 – วิธีทดสอบมาตรฐานสำหรับออกซิเจนละลายน้ำ
- BS EN 25813 – คุณภาพน้ำ: การหาปริมาณออกซิเจนละลายน้ำโดยวิธีไอโอโดเมตริก