Wasserqualitätssensoren verstehen: Sicheres und sauberes Wasser gewährleisten

Wasser ist eine unschätzbare Ressource, die das Leben aller Lebewesen auf dem Planeten unterstützt. Die Sicherstellung seiner Qualität ist für die menschliche Gesundheit, die Umweltverträglichkeit und verschiedene industrielle Prozesse von entscheidender Bedeutung.

Das'ist der Grund Wasserqualitätssensoren  sind mehr als wichtig, um die hohe Qualität von Wasserquellen zu überwachen und aufrechtzuerhalten. Deshalb haben wir diesen Beitrag den Funktionsprinzipien verschiedener Wasserqualitätssensoren gewidmet. Wir besprechen, wie sie funktionieren und wie sie zur Sicherung der Wasserqualität beitragen.

1. Restchlorsensor

Restchlor wird häufig als Desinfektionsmittel zur Wasseraufbereitung verwendet. Es kann wirksam dabei helfen, schädliche Mikroorganismen zu zerstören. Ein Restchlorsensor ermöglicht die Überwachung der Chlorkonzentration und stellt sicher, dass diese innerhalb akzeptabler Grenzen bleibt 

Dieser Sensor arbeitet nach einem amperometrischen oder kolorimetrischen Verfahren. Bei der amperometrischen Methode erzeugt eine Messelektrode einen elektrischen Strom proportional zur Chlorkonzentration, während die kolorimetrische Methode eine chemische Reaktion beinhaltet, die Farbänderungen basierend auf der Chlorkonzentration hervorruft.

Restchlorsensoren finden Anwendung in Wasseraufbereitungsanlagen, Schwimmbäder , Und Trinkwasserverteilungssysteme , wo eine kontinuierliche Überwachung unerlässlich ist, um den Desinfektionsgrad aufrechtzuerhalten und die Wassersicherheit zu gewährleisten.

2. Trübungssensor

Unter Trübung versteht man die durch Schwebstoffe verursachte Trübung oder Trübung des Wassers. Es'wird im Wesentlichen zur Anzeige der Wasserqualität verwendet. Ein hoher Trübungsgrad kann die Klarheit des Wassers beeinträchtigen und es gefährlicher für die menschliche Gesundheit machen.

Trübungssensoren arbeiten nach dem Prinzip der Lichtstreuung. Eine Lichtquelle sendet einen Lichtstrahl in die Wasserprobe und Detektoren messen die von den Partikeln gestreute Lichtmenge. Die Intensität des Streulichts wird dann in Trübungswerte umgerechnet.

Diese Sensoren werden in der Umweltüberwachung eingesetzt, Abwasserbehandlung und Branchen, in denen die Kontrolle des Vorhandenseins suspendierter Feststoffe von entscheidender Bedeutung ist, beispielsweise bei der Herstellung von Getränken oder Arzneimitteln.

3. pH-Sensor

Der pH-Wert ist ein Maß, das zur Definition des Säuregehalts oder der Alkalität einer Lösung verwendet wird. Es spielt eine entscheidende Rolle in der Wasseranalyse. pH-Sensoren bestimmen die Wasserstoffionenkonzentration im Wasser und geben so Einblicke in dessen chemische Eigenschaften.

Diese Sensoren verwenden typischerweise eine Glaselektrode, die in die Wasserprobe eingetaucht ist. Die Glasmembran lässt Wasserstoffionen selektiv durch und erzeugt so ein elektrisches Potenzial, das in einen pH-Wert umgewandelt wird.

pH-Sensoren finden vielfältige Anwendungen in der Wasserforschung, in industriellen Prozessen und in Wasseraufbereitungsanlagen. Sie werden verwendet, um sicherzustellen, dass der pH-Wert einer Wasserquelle für verschiedene Zwecke, einschließlich Schwimmbädern, Aquakultur und Abwasseraufbereitung, im gewünschten Bereich liegt.

4. Sensor für den gesamten organischen Kohlenstoff (TOC).

Der gesamte organische Kohlenstoff (TOC) stellt die Gesamtmenge des im Wasser vorhandenen organischen Kohlenstoffs dar, einschließlich gelöster und partikulärer Formen. TOC-Sensoren helfen dabei, den Grad der organischen Verschmutzung zu bewerten und die Wirksamkeit von Wasseraufbereitungsprozessen zu überwachen.

Der Betrieb dieser Sensoren umfasst die Oxidation des organischen Kohlenstoffs in der Wasserprobe und die Messung der Konzentration des entstehenden Kohlendioxids (CO2). Die Änderung der CO2-Konzentration ist proportional zum anfänglichen TOC-Gehalt.

TOC-Sensoren werden häufig in der Umweltüberwachung eingesetzt. Pharmaindustrie und die Qualitätskontrolle von Trinkwasser. Sie tragen dazu bei, die Einhaltung gesetzlicher Standards sicherzustellen und potenzielle Quellen organischer Verschmutzung zu identifizieren.

5. Leitfähigkeitssensor

Die Leitfähigkeit zeigt die Fähigkeit einer Lösung, elektrischen Strom zu leiten, und gibt ihren Ionengehalt an. Leitfähigkeitssensoren bewerten den Salzgehalt des Wassers, gelöste Feststoffe und Ionenkonzentrationen und spiegeln so dessen Gesamtreinheit wider.

Diese Sensoren verwenden typischerweise zwei Elektroden, die durch einen bekannten Abstand voneinander getrennt sind. Wenn ein elektrisches Feld angelegt wird, ermöglichen Ionen im Wasser den Stromfluss zwischen den Elektroden. Durch die Messung dieses Stroms bestimmen Leitfähigkeitssensoren die Leitfähigkeit, die mit Wasserqualitätsparametern korreliert werden kann.

Leitfähigkeitssensoren sind in der Aquakultur, Hydrokultur und Umweltüberwachung nützlich, da sie dabei helfen, optimale Bedingungen für verschiedene Prozesse aufrechtzuerhalten und die Abwesenheit von Verunreinigungen sicherzustellen.

6. ORP-Sensor (Oxidations-Reduktionspotential).

ORP, auch Redoxpotential genannt, misst die Fähigkeit einer Lösung, Oxidations- oder Reduktionsreaktionen einzugehen. ORP-Sensoren sind bei der Wasserqualitätsanalyse von entscheidender Bedeutung, da sie Einblicke in die oxidativen oder reduktiven Bedingungen des Wassers liefern.

Diese Sensoren verwenden typischerweise eine in das Wasser eingetauchte Edelmetallelektrode (häufig Platin), die als Reaktion auf die in der Lösung ablaufenden Oxidations- oder Reduktionsreaktionen ein elektrisches Potenzial erzeugt. Das Potenzial wird dann in einen ORP-Wert umgewandelt, der das Redoxpotenzial der Lösung darstellt.

ORP-Sensoren werden häufig in der Schwimmbadüberwachung, der Abwasseraufbereitung und in industriellen Prozessen mit Redoxreaktionen eingesetzt. Sie helfen dabei, die Wirksamkeit von Desinfektionsprozessen zu beurteilen und potenzielle Probleme mit der Wasserqualität zu identifizieren.

7. Sensor für gelösten Sauerstoff

Ein Sensor für gelösten Sauerstoff misst die Konzentration des im Wasser gelösten Sauerstoffs. Es sorgt für den Sauerstoffgehalt im Wasser und seine Fähigkeit, Wasserlebewesen zu unterstützen. Diese Sensoren nutzen verschiedene Prinzipien, wie zum Beispiel die polarographische oder optische Methode, um den Gehalt an gelöstem Sauerstoff zu bestimmen.

Bei der polarographischen Methode geht eine der Wasserprobe ausgesetzte Messelektrode eine chemische Reaktion mit dem vorhandenen Sauerstoff ein und erzeugt einen elektrischen Strom, der proportional zur Sauerstoffkonzentration ist.

Die optische Methode basiert auf dem Lumineszenzlöscheffekt, bei dem ein fluoreszierendes Material Licht emittiert und die Anwesenheit von gelöstem Sauerstoff seine Intensität verringert. Beide Methoden ermöglichen die Berechnung der Konzentration gelösten Sauerstoffs.

Sensoren für gelösten Sauerstoff werden häufig in der Aquakultur, Umweltüberwachung und Abwasseraufbereitung eingesetzt, um die Wasserqualität zu beurteilen und eine ausreichende Sauerstoffversorgung für Wasserorganismen sicherzustellen.

8. Ammoniaksensor

Ammoniaksensoren messen die Ammoniakkonzentration im Wasser als entscheidenden Parameter zur Beurteilung der Wasserqualität. Diese Sensoren arbeiten nach dem Prinzip des selektiven Ionenaustausches.

Der Sensor enthält eine ionenselektive Membran, die nur Ammoniakionen durchlässt. Wenn Ammoniakionen mit der Membran interagieren, entsteht eine Potentialdifferenz, die in einen Ammoniakkonzentrationswert umgewandelt wird. Ammoniaksensoren liefern Echtzeitdaten zum Ammoniakspiegel und helfen so, Wasserverschmutzung zu verhindern, die Effizienz von Aufbereitungsprozessen zu überwachen und optimale Bedingungen für Wasserlebewesen aufrechtzuerhalten.

Sie werden hauptsächlich in Aquarien verwendet, Fischfarmen , und Branchen, in denen die Überwachung des Ammoniakspiegels von entscheidender Bedeutung ist, wie z. B. die Lebensmittelverarbeitung und chemische Industrie

Kurzgesagt

Für einen einfacheren Vergleich der in diesem Beitrag vorgestellten Wasserqualitätssensoren werfen Sie einen Blick auf die folgende Tabelle: 

Fazit

Wasserqualitätssensoren sind für die Überwachung und Gewährleistung der Sicherheit, Klarheit und Sauberkeit unserer Wasserquellen von entscheidender Bedeutung. Von Restchlorsensoren bis hin zu Trübungs-, pH-, TOC-, Leitfähigkeits- und ORP-Sensoren trägt jeder Typ zur Beurteilung verschiedener Aspekte der Wasserqualität bei.

Es ist von entscheidender Bedeutung, die Wasserqualitätsparameter ständig zu überwachen und zu analysieren, um die öffentliche Gesundheit zu schützen, die Umwelt zu schonen und nachhaltige Wasserökosysteme zu erhalten. Mit kontinuierlichen Fortschritten in der Sensortechnologie werden weitere Verbesserungen bei der Überwachung der Wasserqualität zu einer gesünderen und nachhaltigeren Zukunft für alle beitragen.