Transcript 10.การใช้เครื่องมือภาคสนาม

่
การใช้เครืองมือ
ภาคสนาม
By
Srisamorn Sithikanchanakul
การตรวจวัดคุณภาพน้ า
ภาคสนาม
• ประกอบด้วยการว ัดค่าต่างๆ ดังนี ้
–
–
–
–
–
–
–
pH
Conductivity
TDS
Salinity
Turbidity
Dissolved Oxygen (DO)
Temperature
องค ์ประกอบในการวัด
คุณภาพน้ า
• ประกอบด้วย 2 ส่วนสาคัญ ดังนี ้
่ นตัวตรวจร ับควำม
– อิเลคโทรด ทำหน้ำทีเป็
เข ้มข ้นของอิออน
่ อ ทำหน้ำทีแปลงสั
่
– ตัวเครืองมื
ญญำณจำกควำม
ต่ำงศักย ์ของอิออน
ให ้เป็ นควำมต่ำงศักย ์ไฟฟ้ ำแล ้วแสดงผลทำง
meter
คุณลักษณะเด่นของ
่
เครืองมื
อ
่
• ตัวเครืองกั
นน้ า
IP 67 Portable
IP 32 Bench top
• การบันทึกข้อมู ล
– สำมำรถเก็บข ้อมูลในกำรวัดได ้
คุณลักษณะเด่นของ
่
เครืองมื
อ
• หน้าจอ
– ลักษณะของหน ้าจอจะเป็ นชนิด
LCD ซงึ่ มีขนาดใหญ่ สามารถ
ั เจน โดยมีการ
มองเห็นได ้ชด
เคลือบผิวเพือ
่ ป้ องกันแสงสะท ้อน
เข ้าตาและ เพือ
่ ลดรอยขีดข่วนบน
หน ้าจอ
คุณลักษณะเด่นของ
่
เครืองมื
อ
• การใช้งานโดยแบตเตอรี่
– Alkaline size AA จำนวน 4 ก ้อน
– มีสญ
ั ลักษณ์เตือนกรณี ทแบตเตอรี
ี่
อ่่ อน
คุณลักษณะเด่นของ
่
เครืองมื
อ
• มีสญ
ั ญาณเตือน
ั ลักษณ์บนหน ้าจอ
– ตัวเครือ
่ งจะแสดงสญ
ั ญาณเตือนเมือ
และมีสญ
่
่
• ปิ ดเครืองโดยอ
ต
ั โนมัต ิ
– ตัวเครือ
่ งจะปิ ดอัตโนมัตเิ มือ
่ ไม่มก
ี ารกด
ปุ่ มใดๆ เป็ นเวลา 15 นาที เพือ
่ ประหยัด
แบตเตอรี่
คุณลักษณะเด่นของ
่
เครืองมื
อ
่
• ตัวเครืองมี
ปุ่มการใช้งานที่
ง่ าย
่
– สำมำรถเลือกกดคำสังกำรท
ำงำน
ได ้อย่ำงรวดเร็ว นอกจำกนั้นบน
่ ำ
จอยังแสดงสัญลักษณ์ตำ่ งๆ ทีท
ให ้ผูใ้ ช ้งำนเข ้ำใจได ้ง่ำยสำมำรถใช ้
งำนได ้อย่ำงสะดวกและถูกต ้อง
คุณลักษณะเด่นของ
่
เครืองมื
อ
• มีระบบชดเชยอุณหภู ม ิ
– อุณหภูมจิ ะมีผลกระทบต่อการวัด
ค่า pH, Conduct หรือ DO ของ
สารละลาย
– สาหรับเครือ
่ งมือภาคสนาม มีคา่
อุณหภูมอ
ิ ้างอิงที่ 250C โดยแต่ละ
อุณหภูมท
ิ เี่ ปลีย
่ นแปลงไปจาก
อุณหภูมอ
ิ ้างอิงจะถูกชดเชย
เพือ
่ ให ้ค่าทีว่ ัดได ้มีคา่ ถูกต ้อง
pH
้
หลักการเบืองต้
นของ pH
• การวัดค่า pH คือ การวัดสภาพความ
เป็ นกรดหรือด่างของสารละลายทีม
่ น
ี ้า
เป็ นตัวทาละลาย
ั ย์ทเี่ กิดขึน
• โดยวัดความต่างศก
้ ระหว่าง
ี้ อกซงึ่ เกิด
อิเลคโทรดอ ้างอิงกับขัว้ ชบ
จากปริมาณไฮโดรเจนอิออน แล ้วจึง
Acid
Base
แปลงเป็ นค่า pH ด ้วยเครือ
่ งมือวัด 14
0
7
Neutral
Vinegar pH 3
Ammonia pH
11.5
้
หลักการเบืองต้
นของ pH
• การวัดค่า pH เป็ นสงิ่ ทีส
่ าคัญใน
หลายๆกระบวนการ
• กระบวนการทีม
่ ผ
ี ลกระทบจากค่า pH
– การละลายน้ าของก๊าซ และโลหะ
– การเกิดการกัดกร่อน
– กระบวนการ Coagulation และ
Flocculation
ี
– พฤติกรรมของจุลชพ
ชนิ ดของอิเลคโทรดวัด pH
• Platinum series electrode
• Conventional gel filled
electrode
• Refillable electrode
Gel Filled Electrode
• ลักษณะของ Electrode จะเป็ นชนิด
Combination electrode ทีส
่ ามารถ
วัดอุณหภูมไิ ด ้ด ้วย โดยอิเลคโตรไลต์จะ
ถูกบรรจุอยูภ
่ ายใน Probe ในลักษณะ
gel ทีเ่ มือ
่ หมดแล ้วไม่สามารถเติมได ้
จะต ้องเปลีย
่ น Probe ใหม่แทน
้
• ใชงานง่
าย ราคาไม่แพง ง่ายต่อการ
ดูแลรักษา ทนทาน
การนาไปประยุกต ์ใช้งาน
้ อนำเสี
้ ย
• ใช ้ในกระบวนกำรบำบัดนำหรื
่ คณ
้ ้ำ และนำออก
้
เพือดู
ุ สมบัตข
ิ องนำเข
จำกระบบ
• ใช ้วัด pH ในงำนด ้ำนกสิกรรมต่ำงๆ เช่น
ดิน ปุ๋ ย อำหำร
้ ้ำนเคมี และชีววิทยำ
• ใช ้ในงำนวิจยั ทังด
• ใช ้ในกระบวนกำรอุตสำหกรรมของกำร
ผลิตต่ำงๆ เช่น
่ ม
่ สีย ้อม ยำ ฟิ ล ์มถ่ำยรูป
อำหำร เครืองดื
กำรเคลือบโลหะ
การดู แลร ักษา Gel Filled
Electrode
• การเก็บ
้
– ระหว่างใชงาน
จุม
่ Probe ไว ้ใน
สารละลายทีม
่ ค
ี า่ pH และ Ionic
Strength ใกล ้เคียงกับน้ าตัวอย่าง
– เก็บข ้ามคืน จุม
่ Probe ไว ้ใน
Electrode Storage Solution
– เก็บเป็ นเวลานาน ให ้เก็บ Probe แบบ
แห ้ง โดยเก็บในฝาปิ ดทีม
่ ส
ี าลีทช
ี่ ม
ุ่ ไป
ด ้วย Storage Solution
การทาความสะอาด pH
Electrode
• น้ ามัน และไขมัน จุม
่ ปลายอิเลคโทร
่
ดลงในสารละลาย Detergent เชน
้
Alconox แล ้วใชแปรงนุ
่มๆขัด หรือใช ้
Ultrasonic Bath ถ ้าจาเป็ น โดย
หลีกเลีย
่ งการขูดขีดตัวกระเปาะ
• สารอินทรีย ์ ทาความสะอาดโดย
่
เลือกใชตั้ วทาละลายทีเ่ หมาะสม เชน
Methanol หรือ Acetone
การสอบเทียบ Calibration
่
• การ Calibrate เครืองวัด
pH ควรทาทุกวัน
้
ก่อนการใช้งาน โดยใชสารละลาย
Buffer ที่
2 หรือ 3 ความเข ้มข ้น
้
• Buffer ทีน
่ ย
ิ มใชในการ
Calibrate
pH 4.01, pH 7.00, pH 10.01
• มีโปรแกรม Automatic Buffer
Recognition
4.0
7.0
10.
การสอบเทียบ Calibration
• โดยในการ Calibrate ตัวเครือ
่ งจะทา
ั ย์ (millivolt:
การแปลงค่าความต่างศก
mV) ให ้เป็ นค่า pH
mV
pH
การสอบเทียบ Calibration
• ค่า slope อยูใ่ นชว่ ง -58±3
mV/decade
+180
mV
0
- 180
pH
4
7
10
Conductivity
้
หลักการเบืองต้
นของ
Conductivity
• เป็ นการวัดความสามารถของน้ าทีจ
่ ะให ้
กระแสไฟฟ้ าผ่าน
ซงึ่ ขึน
้ อยูก
่ บ
ั ความเข ้มข ้น, ชนิดของอิออนทีม
่ ี
อยูใ่ นน้ า และอุณหภูม ิ
่ กรดอนินทรีย ์ เบส
• สารประกอบอนินทรีย ์ เชน
และเกลือ เป็ นตัวนาไฟฟ้ าได ้ดี เพราะเมือ
่ อยู่
ในน้ าจะแตกตัวให ้อิออนทีน
่ าไฟฟ้ าได ้
• น้ าทีบ
่ ริสท
ุ ธิม
์ ากๆ จะมีคา่ การนาไฟฟ้ าทีต
่ า่
มาก
้
หลักการเบืองต้
นของ
Conductivity
• การวัดปริมาณการนาไฟฟ้ าของ
สารละลายสามารถดูได ้จากการต ้านทาน
ไฟฟ้ าของสารละลาย
• อุปกรณ์ในการวัด จะใช ้ probe
Salt Water
หน่ วยมาตรฐานในการวัด
• หน่ วยของควำมต ้ำนทำนไฟฟ้ ำเป็ นโอห ์ม (ohm)
่ วยของกำรนำไฟฟ้ ำซึงเป็
่ นส่วนกลับ
ในขณะทีหน่
ของควำมต ้ำนทำนไฟฟ้ ำเป็ นโมห ์ (mho) ปัจจุบน
ั
ใช ้ในหน่ วยเป็ นซีเมนส ์ (siemen)
่
• โดยทัวไปจะใช
้หน่ วยของกำรวัดค่ำกำรนำไฟฟ้ ำ
เป็ นมิลลิซเี มนส ์ต่อเซนติเมตร (mS/cm) และไม
โครซีเมนส ์ต่อเซนติเมตร (µS/cm)
ค่าการนาไฟฟ้าของ
สารละลายต่างๆ
Sample Type
High Pressure Boiler
Water
Demineralized Water
Drinking Water
Wastewater
Surface Water
Industrial Process Water
Concentrated Acid and
Dyes
Conductivity Range
<0.1 µS/cm - 0.2 µS/cm
1 µS/cm - 80 µS/cm
100 µS/cm - 1 mS/cm
85 µS/cm - 9 mS/cm
100 µS/cm - 10 mS/cm
8 mS/cm - 130 mS/cm
85 mS/cm - > 1000 mS/cm
้
หลักการเบืองต้
นของ Total
Dissolved Solid
• กำรวัด TDS จะวัดเป็ นปริมำณควำมเข ้มข ้น
้
่
ของอิออนทังหมดที
ละลำยในน
ำ้ ในหน่ วย g/L
หรือ mg/L
• อย่ำงไรก็ดค
ี ำ่ TDS ไม่ได ้บอกให ้ทรำบถึงชนิ ด
่ น้
ชนิ ดของอิออนในนำ้ บอกได ้เพียงกำรเพิมขึ
่ นหรื
้
่
้ ำนั้น
เพิมขึ
อลดลงของอิออนทีละลำยในน
ำเท่
Conductivity กับ TDS
• โดยทั่วไปแล ้ว TDS = 0.5 x ค่าการนา
ไฟฟ้ า
้
• เมือ
่ ใชแฟคเตอร์
0.5 จะทาให ้ค่า TDS
ใกล ้เคี200
ยงกับปริมาณ NaCl ในสารละลาย
mg/L TDS
as NaCl
150
100
50
100
200
300
400
EC µS / cm
500
600
Conductivity กับ TDS
้
• ในน้ าธรรมชาติสว่ นใหญ่จะใชแฟคเตอร์
เป็ น
0.65 เพราะว่าในน้ าธรรมชาติไม่ได ้มีเฉพาะ
เกลือของ NaCl ละลายอยูเ่ พียงอย่างเดียว
• เครือ
่ งมื200
อบางชนิด สามารถระบุคา่ แฟคเตอร์ได ้
ตามต ้องการ
mg/L TDS
150
as NaCl
vs mg/L
Actual TDS
100
50
100
200
300
400
EC µS / cm
500
600
้
หลักการเบืองต้
นของ
Salinity
่
• เป็ นกำรวัดมวลของเกลือทีละลำยในสำรละลำย
• มีหน่ วยกำรวัดเป็ น parts per thousand (ppt)
%o
การดู แลร ักษา Conductivity
• การเก็บ
electrode
– ล ้ำง probe ให ้สะอำดแล ้วเก็บ probe แบบแห ้ง
• การทาความสะอาด
– ล ้ำง probe ด ้วย deionized water และซ ับให ้แห ้ง
่ องกันกำร
ระหว่ำงกำรวัดแต่ละตัวอย่ำง เพือป้
ปนเปื ้อน
– ถ ้ำตัวอย่ำงมีพวกไขมันผสมอยู่ ให ้ล ้ำง probe
ด ้วย detergent หรือจุม
่ probe ใน 1:1 HCl แล ้ว
ล ้ำงตำมด ้วย deionized water
การปร ับเทียบ Calibration
้
• การ Recheck ว่าเครือ
่ งมือยังใชงานได
้ดี
และมีความถูกต ้องในการวัดมากน ้อยเพียงใด
นอกจากนี้ เมือ
่ มีการเปลีย
่ นอิเลกโทรดใหม่ก็
ต ้องมีการทา Calibration
• สามารถทาการ Calibrate โดยการใช ้
สารละลายมาตรฐาน NaCl ซงึ่ ทราบค่าความ
นาไฟฟ้ าทีแ
่ น่นอนเป็ นตัว Calibrate
การปร ับเทียบ Calibration
• เลือก Conductivity Standard ให ้
เหมำะสม
–
–
–
–
–
180 ± 10 µS/cm
1,000 ± 10 µS/cm
1,990 ± 20 µS/cm
18,000 ± 50 µS/cm
53,000 µS/cm, 35.0 ppt salinity
DO
้
หลักการเบืองต้
นของ
Dissolved Oxygen (DO)
• เป็ นกำรวัดคุณภำพของนำ้ โดยวัดจำกออกซิเจน
่
อิสระทีละลำยน
ำ้
• มีหน่ วยในกำรวัด คือ mg/L หรือ Parts Per
Million (ppm)
การวัด DO โดยใช้
Electrode
• มี 3 หลักกำร คือ
– Galvanic
– Clark (Polarographic)
ใช ้ membrane
– Luminescence (LDO)
ไม่ใช ้ membrane
Dissolved Oxygen electrode
ชนิดทีใ่ ช ้ membrane
• ลักษณะของ Electrode จะเป็ นชนิด ClarkType Polarographic ทีป
่ ระกอบไปด ้วย
anode/cathode electrode โดยใช ้ Potassium
Chloride เป็ น electrolyte โดยมี Teflon
membrane ทีย
่ อมให ้ oxygen ผ่านได ้ และตัว
probe ยังมี Thermistor ทีช
่ ว่ ยในการชดเชย
อุณหภูม ิ
Dissolved Oxygen electrode
่ ใช ้ membrane
ชนิ ดทีไม่
Luminescence Electrode (LDO)
่
• ไม่ต ้องเปลียนเมมเบรน
• ไม่ต ้องเติมอิเลคโตรไลท ์
้ั
• ไม่มข
ี วแอโนด
และแคโทด
• sensor cap
หลักการทางานของ LDO
หัววัด LDO จะ
ประกอบด ้วย
่ อบสำรเรือง
• sensor ทีเคลื
แสง (luminescent)
้ น และสีแดง
• LED สีนำเงิ
• Photo Diode Detector
Probe
Sensor
Photo Diode
หลักการทางานของ LDO
• ถ ้ำในตัวอย่ำงมี
ควำมเข ้มข ้นของ
ออกซิเจนสูง
่
ระยะเวลำทีสำร
เรืองแสงปล่อยแสง
สีแดงไปยัง
detector จะมีคำ
่
น้อย
Red Emission
Light
Oxygen Concentration
การปร ับเทียบ Calibration
• ควรทำกำร Calibrate ทุกวันก่อนใช ้งำน
• สำมำรถ Calibrate ได ้โดย
– Calibration in Water Saturated
Air
– Calibration to a known DO
concentration
– Calibration a sample to read 100%
Saturation
การดู แลร ักษา Dissolved
Oxygen electrode
• การเก็บ
– ระหว่ำงใช ้งำน เก็บ Probe ไว ้ใน
่
Calibration/Storage Chamber ทีมี
้ ชื
่ น้
Deionized water หรือฟองนำที
บรรจุอยู่
การดู แลร ักษา Dissolved
Oxygen electrode
– เก็บเป็ นเวลำนำน
่
1.ถอด probe ออกจำกเครือง
2.ถอด membrane cap ออก
3.ล ้ำง anode/cathode และ membrane cap
ด ้วย Deionized water
4.ใช ้ผ้ำซ ับ anode/cathode ให ้แห ้ง
5.ประกอบ membrane cap ไว ้กับตัว probe แบบ
หลวมๆ
6.สวม membrane protector ไว ้ที่ membrane
cap
การดู แลร ักษา Dissolved
Oxygen electrode
• การบารุงร ักษา
่ membrane cap และ electrolyte
– ควรเปลียน
่ probe ไม่สำมำรถทำงำนได ้ดี เช่นในกรณี ที่
เมือ
membrane ขำด อย่ำงไรก็ตำมถ ้ำ membrane
่ electrolyte
ยังอยู่ในสภำพปกติ ก็ควรเปลียน
ทุกๆ 1-2 เดือน
่ membrane cap ควรทำควำม
– ก่อนเปลียน
่ ้มำด ้วยถู
สะอำด anode โดยกำรใช ้ผ้ำทีให
่ ำจัดครำบทีเกำะอยู
่
บริเวณ anode เพือก
่
การนาไปประยุกต ์ใช้งาน
• สำมำรถนำไปประยุกต ์ใช ้ในกำรหำค่ำ
BOD ได ้
้ ยชุมชน
• ใช ้ในงำนด ้ำนนำเสี
้ ยจำกโรงงำน
• ใช ้ในงำนด ้ำนนำเสี
อุตสำหกรรม
่ ้จุลชีพดำรงชีวต
– เพือให
ิ อยูไ่ ด ้
่
่ นเปลื
้
– เพือลดกำรใช
้พลังงำนทีสิ
อง