Prinċipji-tal-kejl-ottiku-ossiġnu maħlul

L-imġiba tal-gassijiet maħlula f'likwidi hija qasam ta 'studju intriganti u estensiv, u wieħed li għandu rwol ewlieni fl-applikazzjonijiet mir-riċerka farmaċewtika sal-produzzjoni tax-xorb.Fid-dixxiplina tal-inġinerija kimika, jintefaq ħafna ħin matul il-korsijiet tal-inġinerija tal-proċess li jiffokaw fuq il-liġijiet u r-relazzjonijiet li jirregolaw l-imġieba tas-sistemi likwidi/gass f'kundizzjonijiet ambjentali varjabbli ħafna.F'din il-ponta teknika, niddiskutu kif il-liġi ta 'Henry tirrelata mat-tħaddim tas-sensuri tal-ossiġnu ottiċi Ocean Insight.

Sensers tal-Ossiġnu Ottiċi tal-Oċean Insight

Is-sistemi NeoFox Oxygen Sensor jiskopru l-pressjoni parzjali tal-ossiġnu fl-ambjent, u jagħmlu dan permezz ta 'metodu ta' bidla fil-fażi tal-fluworexxenza.Żebgħa speċjali hija inkorporata f'matriċi sol-gel ta 'film irqiq u miksija fuq il-ponta ta' sonda tal-fibra ottika jew garża li teħel waħedha, u LED blu jintuża biex teċita l-fluworexxenza taż-żebgħa (Figura 1).

8

Aspetti ta 'din il-fluworexxenza huma mmonitorjati mid-ditekter, u jaġixxu bħala funzjoni ta' pressjoni parzjali ta 'ossiġnu u temperatura.Minħabba li s-sistema qed tirrispondi biss għall-pressjoni parzjali ta 'l-ossiġnu, għandhom ikunu magħrufa diversi parametri dwar is-sistema meta tikkonverti għal unitajiet ta' ossiġnu maħlul.

William Henry fformula liġi ewlenija fl-1803, li tgħid: “F’temperatura kostanti, l-ammont ta’ gass partikolari li jinħall f’tip u volum partikolari ta’ likwidu huwa direttament proporzjonali għall-pressjoni parzjali ta’ dak il-gass f’ekwilibriju ma’ dak il-likwidu. ”

Bażikament, dan jiddikjara li l-pressjoni parzjali ta 'gass f'sistema ta' gass/likwidu b'żewġ fażijiet se tbilanċja l-istess livell f'kull fażi, li huwa kunċett intuwittiv.Madankollu, unitajiet ta 'ossiġnu maħlul huma ta' spiss irrappurtati f'mg/L (jew ppm) - valur li jinbidel abbażi tat-tip ta 'likwidu u l-proprjetajiet tiegħu bħas-salinità, minkejja li għandu l-istess pressjoni parzjali.Kif jista’ jkun dan?Dan mhux daqshekk intuwittiv, u jeħtieġ xi matematika għaqlija biex tagħmel il-konverżjoni xierqa.

Algoritmi ta' Konverżjoni ta' Sensing ta' l-Ossiġnu

Il-kejl tal-ossiġnu maħlul fl-ilma baħar huwa eżempju tajjeb biex turi l-liġi ta 'Henry peress li hija applikazzjoni komuni li tippermetti diversi dilwizzjonijiet tas-salinità tiegħu.F'20 °C, l-ilma baħar se jibbilanċja fl-arja (20.9% ossiġnu) għal 7.2 mg/L, filwaqt li l-ilma ħelu pur se jibbilanċja għal 9.1 mg/L kemmxejn ogħla;bl-ebda melħ preżenti hemm aktar potenzjal għat-tagħbija tal-gass fil-fażi likwida. Iżda ż-żewġ pressjonijiet parzjali huma identiċi, ekwilibrati għal 0.209 atm ossiġnu (fi 1 atm pressjoni totali).Is-sensuri tal-ossiġnu Ocean Insight ma jkunux jistgħu jiddifferenzjaw bejn dawn iż-żewġ soluzzjonijiet; rappurtar preċiż tal-valur f'mg/L ikun jeħtieġ għarfien tas-salinità u t-temperatura ta 'kull soluzzjoni.Nistgħu nuru dan billi nħarsu lejn diversi konċentrazzjonijiet ta 'ossiġnu bżieżaq permezz ta' dilwizzjonijiet differenti ta 'ilma baħar, u naraw kif is-sondi ta' ossiġnu NeoFox jirrispondu.

9
Il-plott fil-Figura 2 turi l-firxa ta' valuri ta' ossiġnu mg/L baxxi għal għoljin li huma possibbli f'din il-medda ta' dilwizzjoni;hekk kif il-konċentrazzjoni tiżdied ir-relazzjoni ssir aktar notevoli.Il-konverżjoni mill-ossiġnu tal-pressjoni parzjali tal-fażi tal-gass għall-fażi tal-likwidu mg/L (ppm) hija kkalkulata fil-firmware NeoFox permezz ta’ din ir-relazzjoni:
9
10

Sistemi Miftuħa vs Magħluqa

Is-sistema tas-sensorju tal-ossiġnu NeoFox tuża matriċi ta 'kalibrazzjoni b'ħafna punti fuq firxa ta' pressjonijiet u temperaturi parzjali tal-ossiġnu.Is-sistema tuża din il-matriċi biex tikkoreġi għall-varjazzjonijiet fit-temperatura fis-sistema.
Fil-fażi tal-gass dan huwa validu u anke meħtieġ għal kejl korrett;jekk it-temperatura tiżdied b'10 °C u l-pressjoni parzjali ta 'l-ossiġnu tibqa' l-istess, is-sistema se tesperjenza tnaqqis fil-valur tau (tul tal-ħajja tal-fluworexxenza) iżda wkoll tiskopri d-delta tat-temperatura u xorta toħroġ l-istess valur ta 'pressjoni parzjali ta' ossiġnu.

Jekk il-matriċi tal-kalibrazzjoni b'ħafna punti tintuża fil-fażi likwida f'sistema miftuħa, waħda li tkun ħielsa li tibbilanċja mal-ambjent tal-fażi tal-gass madwarha, dan ikun validu wkoll peress li l-konverżjoni tal-pressjoni parzjali se ssir kif kienet f' il-fażi tal-gass.Ukoll, il-konverżjoni sussegwenti tal-unità tal-ossiġnu maħlul se taġġusta abbażi tat-temperatura peress li mg/L ossiġnu huwa liberu li jinbidel bil-fażi tal-gass 'il fuq.Madankollu, f'sistema magħluqa, l-affarijiet mhumiex daqshekk sempliċi.Jekk kellek reċipjent 1 ta' ilma ssiġillat perfettament b'xi livell ta' ossiġnu mhux viċin is-saturazzjoni (ejja ngħidu, 2 mg/L), u mingħajr gass fil-bastiment, bidla fit-temperatura tikkawża bidla falza fl-unitajiet ta' ossiġnu maħlul irrappurtati. .Fis-sistema miftuħa tagħna, meta t-temperatura inbidlet il-likwidu kien liberu li jiskambja l-ossiġnu mal-ambjent, u l-matematika tal-konverżjoni kienet responsabbli għal din il-bidla f'mg/L.Madankollu, fis-sistema magħluqa tagħna - li ma tistax tinteraġixxi mal-ambjent - bidla fit-temperatura wkoll tixpruna l-matematika tal-konverżjoni biex tirrapporta bidla f'mg/L, anke jekk nafu li għad għandna 2 mg tagħna ta 'ossiġnu fil-bastiment tagħna ta' 1 L. .L-eħfef tiffissa f'dan ix-xenarju hija li ma tħallix il-konverżjoni sekondarja (pressjoni parzjali għal mg/L) biex tqis il-bidla fit-temperatura, u minflok tħalli biss l-ewwel konverżjoni (tau għal pressjoni parzjali) biex tikkumpensa għat-temperatura.Dan l-approċċ , għalkemm, jassumi li l-utent jaf il-valur veru tal-ossiġnu fis-sistema magħluqa f'xi temperatura inizjali;nidħlu dan it-tip ta 'konverżjoni tas-sistema magħluqa mingħajr il-proprja

Il-punti inizjali jagħmluha diffiċli ħafna jekk mhux impossibbli li tiġi kkalkulata.

11

Konklużjonijiet
Ocean Insight qed itejjeb kontinwament kif is-sensuri tal-ossiġnu tagħna jipproċessaw u jirrappurtaw id-dejta lill-utent, sabiex il-valuri jkunu validi u preċiżi kemm jista 'jkun.

Riżorsi Utli
• Tabelli tas-Solubbiltà ta' l-Ossiġenu Maħlul ta' Stħarriġ Ġeoloġiku ta' l-Istati Uniti.
• Tabelli tal-Istħarriġ Ġeoloġiku tal-Istati Uniti tal-Valuri tas-Saturazzjoni tal-Ossiġenu Maħlul.


Ħin tal-post: Mar-26-2022