การวัดค่า DO [Part 1 วิธีการสำหรับวัดค่า DO]
ในปัจจุบัน การจะวัดค่า DO หรือ การวัดความเข้มข้นของออกซิเจนในน้ำ ทำได้หลายวิธี
และแบ่งได้เป็น 3 ประเภทหลักๆ คือ
– โดยการวัดสี (Colorimetric Method)
สีที่วัดได้ จะตีค่าประมาณของค่า DO ในน้ำตัวอย่าง มีสองแบบสำหรับ DO ช่วงสูงและช่วงต่ำ ใช้งานได้ง่ายและรวดเร็ว ราคาไม่แพง สำหรับการใช้งานพื้นฐานทั่วไปที่ไม่ต้องการความแม่นย่ำมาก และอาจเกิดข้อผิดพลาดเนื่องจากมีสารอื่นเจือปนอยู่ในน้ำ
– โดยเซ็นเซอร์และมิเตอร์ (Sensor Method)
electrochemical หรือ optical sensor แบบใช้คู่กับมิเตอร์สำหรับการสุ่มวัดตัวอย่างและการใช้งานในห้องแล็ป อาจมีฟังก์ชั่นบันทึกข้อมูลในตัว แบบคอนโทรลเลอร์สามารถติดตั้งในระบบให้ทำงานตลอดเวลา คอยตรวจสอบค่า หรือ อาจมีฟังก์ชั่นควบคุมค่า DO
– โดยการไทเทรต (Titrimetric Method)
วิธีการดั้งเดิมคือการไทเทรตของ Winkler แม้วิธีนี้จะถือว่าแม่นยำในช่วงหลายปีที่ผ่านมา แต่ก็ยังมีความผิดพลาดที่เกิดจากตัวมนุษย์เอง ทำให้ทำได้ยากกว่าวิธีอื่น โดยเฉพาะในภาคสนาม วิธี Winkler มีอยู่ในเจ็ดแบบที่ถูกปรับปรุงแล้ว และยังคงใช้อยู่ในปัจจุบัน
ซึ่งการวัดค่า DO ในน้ำด้วยวิธีการใช้เซ็นเซอร์ สามารถแบ่งแยกย่อยได้อีก 5 แบบ
– Optical Dissolved Oxygen Sensors
– Electrochemical Dissolved Oxygen Sensors
– Polarographic Dissolved Oxygen Sensors
– Pulsed Polarographic Dissolved Oxygen Sensors
– Galvanic Dissolved Oxygen Sensors
การวัดค่า DO [Part 2 การวัดค่า DO โดยเซ็นเซอร์และมิเตอร์]
แบบที่ 1 – Optical Dissolved Oxygen Sensors
เซ็นเซอร์วัดค่า DO แบบออปติคัลหรือแบบเรืองแสง จะวัดปฏิกิริยาระหว่างออกซิเจนกับสีเรืองแสง เมื่อถูกแสงสีฟ้า สีเหล่านี้จะถูกกระตุ้น (อิเล็กตรอนได้รับพลังงาน) และเปล่งแสงในขณะที่อิเล็กตรอนกลับสู่สถานะพลังงานปกติ เมื่อมีออกซิเจนที่ละลายตัวอยู่ ความยาวคลื่นที่ส่งกลับจะถูกจำกัดหรือเปลี่ยนแปลงจากโมเลกุลของออกซิเจนที่ทำปฏิกิริยากับสี ผลของการวัดจะเป็นสัดส่วนผกผันกับความดันบางส่วนของออกซิเจน
เซ็นเซอร์ DO แบบออปติคัลประกอบด้วย เมมเบรนกึ่งซึมผ่านได้ , sensing element , ไฟ LED และ photodetector ในส่วน sensing element จะประกอบด้วยสีเรืองแสงที่ถูกตรึงใน sol-gel , xerogel หรือเมทริกซ์อื่นๆ ตัวสีจะถูกกระตุ้นเมื่อสัมผัสกับแสงสีน้ำเงินที่ปล่อยจากไฟ LED นอกจากนี้เซ็นเซอร์บางตัวจะปล่อยแสงสีแดงเป็นตัวอ้างอิงเพื่อความแม่นยำ แสงสีแดงนี้จะไม่ทำให้เกิดการเรืองแสง แต่จะสะท้อนกลับจากเนื้อสี เมื่อออกซิเจนผ่านเมมเบรน มันจะทำปฏิกิริยากับเนื้อสี ซึ่งความเข้มและอายุการใช้งานของสารเรืองแสงที่สะท้อนกลับมาจะถูกวัดโดย photodetector และสามารถใช้คำนวณความเข้มข้นของออกซิเจนที่ละลายในน้ำ
โดยสมการ สเติร์น-โวลเมอร์ หรือ โมดิฟายสเติร์น-โวลเมอร์
Stern-Volmer equation for dissolved oxygen.
Modified Stern-Volmer equation for dissolved oxygen.
การวัดค่า DO [Part 3 การวัดค่า DO โดยการไทเทรต]
วิธี ไททริเมตริก สำหรับการวิเคราะห์ค่า DO จะรู้จักกันในชื่อ วิธีการ Winkler ถูกพัฒนาขึ้นโดย L.W. Winkler นักเคมีชาวฮังการี ในปี พ.ศ. 2431 หรืออีกชื่อเรียก ไอโอโดเมตริก วิธีการ Winkler นี้ถูกใช้เป็นวิธีมาตรฐานมาอย่างยาวนาน มีความถูกต้องและแม่นยำในการวัดค่าออกซิเจนละลายน้ำ และในปัจจุบันได้มีการปรังปรุงวิธีการนี้ เรียกใหม่ว่า Modified Winkler Methods
Modified Winkler Methods
ขั้นตอนพื้นฐานของการวัดค่าออกซิเจนละลายน้ำโดยวิธีการไทเทรต Azide-Winkler
ปัจจุบันมีวิธีการ Modified Winkler ด้วยกัน 7 วิธี ซึ่งแต่ละวิธีสร้างขึ้นเพื่อตอบสนองต่อปัญหาที่แตกต่างกัน (เช่น สารปนเปื้อน) วิธีที่นิยมมากที่สุดคือวิธี Azide-Winkler เพราะจะแก้ไขปัญหาเกี่ยวกับไอโอดีนที่มีอยู่ในวิธีการดั้งเดิม แต่อย่างไรก็ตาม วิธีอื่นๆที่เหลือกับกลายเป็นข้อจำกัด เพราะจำเป็นต้องรู้รายละเอียดของสารตัวอย่างก่อน (เช่น ธาตุอื่นๆที่ปะปนอยู่) เพื่อที่จะเลือกวิธีที่เหมาะสม
หากมีเวลาเหลือ อาจใช้วิธีไททริเมทริกสำหรับการวิเคราะห์ค่า DO เพื่อความถูกต้องและแม่นยำ แต่ปัจจุบันได้มีเทคโนโลยีใหม่ที่สามารถวัดค่าออกซิเจนละลายน้ำได้ โดยใช้งานง่าย รวดเร็ว และมีความแม่นยำในระดับที่ดีมาให้เลือกให้กันแล้ว