Вимірювачі Hach серії HQ: Розширений моніторинг якості води: Кисень/pH/температура/провідність/солоність/TDS

Серйозні любителі і професійні акваріумісти регулярно контролюють різні хімічні і фізичні параметри в своїх акваріумах, і не безпідставно. Вони часто вкладають значні кошти в утримання риб та обладнання, а наслідки втрати риб та експонатів можуть бути дуже серйозними та катастрофічними. Нещодавно отримане обладнання було б корисним для цих людей. Оскільки ці прилади є “лабораторними”, вони також можуть бути корисними для науковців-дослідників. Зокрема, в цій статті буде розглянута відносно нова технологія, яка використовується в серії вимірювачів “HQ” компанії Hach, і будуть досліджені різні сфери її застосування. Ці лічильники пропонуються в різних конфігураціях і пропонують потенційну економію коштів у порівнянні з індивідуально придбаними приладами. Спочатку ми розглянемо кожен з вимірювачів серії HQ та параметри, які вони можуть перевіряти. Хоча просунуті любителі будуть знайомі з термінологією, деякі читачі можуть відчувати себе некомфортно з такими термінами, як розчинений кисень і провідність. Ці читачі можуть переглянути розділ “Визначення” в кінці цієї статті.

Огляд

Hach (римується з Bach) – це добре відома фірма, яка протягом багатьох років постачає галузі водопостачання та водовідведення методиками та аналітичними приладами за принципом “кулінарної книги хімії”. Багато з їх реагентів і приладів здатні давати результати, прийнятні для Агентства з охорони навколишнього середовища США. Серія Hach HQ відноситься до цієї категорії. EPA затвердило метод 10360 (люмінесцентний метод розчиненого кисню) 26 липня 2006 року, в той час як електродні методи визначення рН і провідності були схвалені протягом багатьох років.

Слід зазначити, що вимірювачі HQ не сумісні з іншими датчиками, крім серії Hach IntelliCAL™. Наприклад, зонди з роз’ємами BNC не підійдуть до роз’ємів вимірювача.

Малюнок 1. Макрознімок дисплея HQ40D. Червоні написи пояснюють значення кожного з них. Не

e що два зонди DO були в різних зразках, що призвело до різних зареєстрованих значень.

HQ40D: Двозондовий багатопараметричний вимірювач (використання з наявними датчиками pH, DO і провідності)

HQ40D є флагманом серед вимірювачів серії HQ. З відповідними датчиками він має можливість вимірювати будь-які два (або два з будь-якого одного) з цих параметрів: Розчинений кисень, pH і провідність (включаючи солоність і загальний вміст розчинених твердих речовин). HQ40D також має можливість зберігати дані безпосередньо на карті пам’яті або на комп’ютері через порт USB при використанні з живленням від мережі змінного струму. При роботі від батарей записи даних зберігаються у внутрішній пам’яті приладу для подальшого завантаження.

HQ40D стандартно поставляється з польовим комплектом, який включає захисну рукавичку для вимірювача, зап’ястний шнур, 5 пляшок для зразків і тримачі зондів (тільки для стандартних зондів), які розміщені в міцному пластиковому кейсі для перенесення.

HQ30D: Однозондовий багатопараметричний вимірювач (використовується з наявними датчиками pH, DO і провідності)

Цей вимірювач схожий на HQ40D, але не має можливості одночасного моніторингу двох електродів. Якщо ви хочете контролювати DO, pH або провідність незалежно (з придбанням відповідних датчиків), тоді цей вимірювач може бути вашою відповіддю. У HQ30D відсутня функція “миттєвого завантаження” на карту пам’яті або комп’ютер, як у HQ40D.

HD30D не включає в себе чохол для перенесення, ремінець на зап’ястя та інші елементи, які є стандартними для HQ40.

HQ14D: Спеціальний вимірювач провідності

HQ14D призначений для використання тільки з цифровим датчиком провідності Hach IntelliCAL™. У внутрішній пам’яті вимірювача зберігається до 500 записів даних, які можна вручну ввести в електронну таблицю.

HQ11D: Спеціальний рН-метр

Точно так само, як описано для вимірювача HQ14D (вище), але для використання тільки з датчиком pH Hach IntelliCAL ™.

Блок живлення

Ці вимірювачі Hach живляться від 4 батарейок типу “АА” (стандартні лужні батарейки поставляються в комплекті з вимірювачем). Хоча Hach також рекомендує використовувати акумуляторні батареї (нікель-металогідридні) і відповідний зарядний пристрій; ні те, ні інше не пропонується в якості опції, доступної через компанію, і повинно бути придбано самостійно. Термін служби акумулятора дуже хороший. Компанія Hach заявляє, що 200 годин на комплекті батарей є нормальним показником. Це твердження здається правильним. (Примітка: Hach не рекомендує змішувати лужні та акумуляторні батареї у вимірювальному приладі).

Компанія Hach постачає трансформатор живлення змінного струму з кожним лічильником, тому просте підключення лічильника до електричної розетки є життєздатним варіантом. Використовуйте живлення змінного струму тільки з розеткою з пристроєм захисту від замикання на землю (GFI), оскільки адаптер не є водонепроникним. Блок живлення приладу не заряджає внутрішні акумулятори.

Мови дисплея

Для дисплея лічильника доступна будь-яка з п’яти мов. До них відносяться англійська, іспанська, німецька, італійська та французька.

Час і дата

Опції часу включають 24-годинний (військовий) формат або AM/PM. Для відображення дати доступні п’ять варіантів. Важливо відзначити, що час і дата повинні бути правильно встановлені перед підключенням датчика(ів). Зонди маркуються пристроєм при першому використанні і мають таке маркування для гарантії. Крім того, вимірювач повідомить користувача про рекомендоване щорічне технічне обслуговування датчика СО.

Ідентифікація зразка та оператора

Простежуваність “хто і де” важлива при вимірюванні параметрів, пов’язаних з ланцюгом поставок або іншими критично важливими процедурами. З цією метою компанія Hach пропонує різні програмовані опції для ідентифікації зразка і оператора. (Див. Малюнок 1).

Умови експлуатації: Температура і вологість

Відповідно до своєї природи польових приладів, вимірювачі Hach HQ здатні працювати в суворих температурних умовах (0-60°C, або 32-140°F) і вологості (90%, без конденсації). Хоча сам вимірювач може витримувати високі температури, діапазон датчика розчиненого кисню обмежує практичні аналізи трохи нижчою температурою (50ºC або 122ºF).

Довжина шнура і міцність зонда

Всі датчики доступні в двох моделях – стандартних і захищених. Стандартні моделі виготовлені з пластику, менші за розміром і мають шнури меншого діаметру. Шнури доступні довжиною 1 і 3 метри. Міцні зонди виготовлені з нержавіючої сталі та пластику (див. рис. 2) і доступні з довшими шнурами. Вони більші за стандартні зонди і більше підходять для польових робіт. “Міцні” зонди можуть бути виготовлені на замовлення з нестандартною довжиною шнура.

Якщо застосування не є дуже важким, стандартні (і дешевші) зонди повинні підходити для роботи в акваріумах і “вологих” лабораторіях.

Малюнок 2. Зонди для серії вимірювачів HQ. Зліва “міцний” DO-зонд, стандартний DO-зонд і стандартний pH-електрод.

Водостійкість

Важливо відзначити, що зонди стійкі до проникнення води протягом 24 годин при повному зануренні (чутлива частина зонда може бути занурена на необмежений час). Зрозуміло, що зонди призначені для тестування рідин, але мають різну водостійкість після повного занурення. “Стандартні” гелеві датчики pH і DO повністю занурюються у воду на глибину до 3 метрів на 24 години; “міцні” датчики витримують тиск до 30 метрів протягом 24 годин. Занурення “стандартного” pH-зонду, що перезаправляється, обмежується отвором для заправки збоку (ефективна глибина близько 10 см).~За даними Hach, сам вимірювач занурюється на глибину до 1 метра на 30 хвилин, однак, батарейний відсік не є водонепроникним і може набрати воду через 15 секунд на глибині 0,64 метра (

2 фути). Очевидно, що компанія Hach намагалася зробити свої штабні лічильники стійкими до випадкових розливів у вологому середовищі, і навмисне занурення в воду не рекомендується.

Захист паролем і контроль доступу

Доступ до використання приладу і збереженої інформації може бути захищений паролем, за бажанням. Пароль може мати довжину до 12 символів (включаючи A-Z, 1-9 та пробіли).

Журнал даних

Реєстрація даних є цінною функцією приладів серії HQ. Компанія Hach недооцінює свою продукцію, коли заявляє, що у внутрішній пам’яті лічильника зберігається “лише” 500 “записів даних”. Вони повинні стверджувати, що зберігається 500 “наборів даних”, що означає, що для кожного, скажімо, показання розчиненого кисню, ці параметри зберігаються: Розчинений кисень, температура, насичення киснем у відсотках, а також час і дата вимірювання. Вимірювач HQ40d може записувати вимірювання одночасно з двох датчиків (pH, DO, провідність) і кожне показання з кожного датчика зараховується як один набір даних.

Програмне забезпечення Hach

Схоже, що компанія Hach поспішила з виходом на ринок свого програмного забезпечення. Якщо ви дійсно зацікавлені в роботі з файлами Comma Separated Values (.csv), то ви не будете розчаровані. Програмне забезпечення для HQ40d дозволяє користувачеві імпортувати файли .csv в Microsoft Excel™. На момент написання цієї статті воно не сумісне з іншими програмами.

Програмне забезпечення має ряд недоліків. Наприклад, дані з двох однакових датчиків (2 DO, 2 pH і т.д.) змішуються в одному стовпчику. Гірше того, користувачеві доводиться писати формулу, щоб отримати час і дату в електронній таблиці! Мушу визнати, що мій досвід роботи з файлами .csv обмежений, і я, можливо, знайду простіший спосіб маніпулювання даними, коли стану більш досвідченим… але чи справді я хочу вивчати застарілу програму?

Ну ж бо, Hach, ви ж міжнародна компанія, ви можете зробити краще! Випустіть якесь пристойне програмне забезпечення з можливостями побудови графіків (подивіться, наприклад, на програмне забезпечення Spectrum Technologies для їх реєстратора даних – це чудове програмне забезпечення, але воно не сумісне з обладнанням Hach). Я зв’язався з відділом технічної підтримки компанії Hach і обговорив недоліки їхнього програмного забезпечення. Представник Hach сказав, що нове програмне забезпечення знаходиться на стадії альфа-тестування і пообіцяв швидкі відповіді на мої запитання після консультації з їх менеджером – і я все ще чекаю через 2 тижні на підтвердження того, що якесь покращене програмне забезпечення вже на шляху. Я також надіслав електронного листа на сайт технічної підтримки Hach з копією цього відгуку, але не отримав жодної відповіді, хоча вони стверджують, що на всі питання будуть надані відповіді протягом одного робочого дня. Технічна підтримка Hach – хто-небудь вдома?

Тим часом, я буду боротися з існуючою версією програмного забезпечення або вручну вводити дані в Excel.

Програмне забезпечення є основним недоліком в серії Hach HQ, але можливість реєстрації даних є потужним ресурсом (див. Малюнок 3). Настільки потужний, що викликає бажання не зважати на неякісне програмне забезпечення та погане післяпродажне обслуговування.

Малюнок 3. Фактичні дані, зібрані лічильником HQ40D, оснащеним датчиком розчиненого кисню. Хоча це вимагає певних зусиль з існуючим програмним забезпеченням для побудови діаграм даних, цінну інформацію можна отримати за допомогою реєстраторів даних цих лічильників.

Показання в мілівольтах

Компанія Hach рекламує, що зонд з діапазоном для вимірювання окислювально-відновних процесів (принаймні тих, які зазвичай спостерігаються в природі та акваріумах) буде доступний наприкінці 2006 року. Показання в мілівольтах, які в даний час спостерігаються на моєму HQ40d при використанні pH-зонда, схоже, обмежені окислювально-відновними потенціалами рівняння Нерста, і, ймовірно, обмежені діапазоном вимірювача.

Поправки на температуру, тиск і солоність

Температура є важливим фактором при вимірюванні pH, провідності і розчиненого кисню, і кожен з цих зондів Hach має внутрішній термометр, який відповідно коригує вимірювання. Вимірювачі, здатні вимірювати розчинений кисень, мають внутрішній датчик тиску, і зміни барометричного тиску автоматично компенсуються. Література Hach вводить в оману тим, що рекламує автоматичну корекцію на солоність (0-70‰) при вимірюванні розчиненого кисню. Насправді, поправки вносяться тільки після того, як значення солоності вводяться в лічильник вручну. Це досить легко зробити, але майте на увазі, що перед автоматичним внесенням поправок необхідно ввести деякі дані.

Температура може відображатися в ºC або ºF. Тиск за замовчуванням відображається в одиницях СІ гекто-паскаль (гПа), або в дюймах ртутного стовпа (дюйми ртутного стовпа), мілібарах (мБар) або міліметрах ртутного стовпа (мм рт. ст.).

Інтервали усереднення можна налаштувати вручну із заздалегідь визначених періодів від 30 секунд до 5 хвилин. За замовчуванням для усереднення встановлено значення “Вимкнено”.

Підсвічування, контрастність та автоматичне вимкнення

Підсвічування дисплея вимірювача є корисною функцією при роботі в темних або світлочутливих умовах. Опції включають підсвічування протягом різних періодів від 10 секунд до 10 хвилин, а також опцію “Ніколи”. Ця гнучкість може значно заощадити час роботи від акумулятора в умовах відсутності електричного живлення. За замовчуванням встановлено 1 хвилину. Іншим заходом енергозбереження є автоматичне вимкнення, яке можна запрограмувати з 7 кроками від 1 хвилини до 2 годин, а також опцією “Ніколи”.

Контрастність екрану за замовчуванням встановлена на рівні “5”, але може регулюватися користувачем в діапазоні від 1 до 10.

Гарантія

Як повідомляється, компанія Hach відповідає за свою продукцію і пропонує обмежену гарантію на свою продукцію (крім питань, пов’язаних з обслуговуванням клієнтів, у мене ніколи не виникало проблем з надійністю будь-якого обладнання Hach, яким я володів). Кажуть, що на зонд LDO надається 3-річна гарантія, 1 рік гарантії на провідність і датчики рН, які можна перезаправляти, і 6 місяців на заповнений гелем рН-електрод.

Загальні враження та обговорення

Як завжди, якість обладнання Hach є першокласною, і я очікую багато років служби від HQ40. Як і у будь-якого обладнання, у нього є свої сильні і слабкі сторони

Датчик DO має ряд основних переваг у порівнянні зі старим полярографічним методом. Люмінесцентний датчик DO компанії Hach готовий до використання відразу після включення лічильника (на відміну від старих датчиків, які вимагають 15-30 хвилин “прогріву” і повинні мати “хороший” потік води навколо і над мембраною). Датчик DO від Hach може працювати під прямими сонячними променями, що є основною перевагою в порівнянні з волоконно-оптичним датчиком розчиненого кисню Ocean Optics. Датчик IntelliCAL ™ DO вимагає щорічного відновлення (це легко зробити за допомогою ремонтного комплекту вартістю 80 доларів США). Ті, хто знайомий зі старими датчиками DO (наприклад, Yellow Springs Instruments та іншими), можуть згадати розчарування, з якими іноді доводилося стикатися при отриманні мембрани без бульбашок і зморшок на датчику. Процедура Hach швидка і проста.

Хоча датчики відкалібровані на заводі, я вважаю за краще перевіряти датчики за відомими стандартами. Датчик pH IntelliCAL™ не поставляється з калібрувальними стандартами (їх потрібно купувати окремо, хоча на фотографіях на сайті Hach чітко видно пакети з калібрувальними розчинами разом з вимірювачем і датчиками, що свідчить про те, що вони включені в комплект). Заповнений рідиною рН-зонд не є повністю занурювальним. Це невід’ємна “проблема” всіх багаторазових зондів, оскільки вентиляційний отвір необхідно залишати відкритим, щоб електроліт проходив через з’єднання і через скляну мембрану.

Люк акумулятора може бути трохи складно зняти і замінити, особливо коли вимірювач знаходиться в захисній рукавичці. Було б добре, якби батарейний відсік був повністю водонепроникним.

Не звертайте уваги на заяву компанії Hach про замовлення “пакету” (комбінації лічильник/зонд) для “економії” грошей. Замовляйте вимірювач і зонд(и) окремо (на відміну від упакованих комбінацій), і ви дійсно заощадите п’ять баксів або близько того.

На закінчення, мені подобається гнучкість цих мультиметрів і їх потенційна економія коштів (у порівнянні з окремо придбаними лічильниками). Функції реєстрації даних були дуже корисними для мене. Незважаючи на посереднє програмне забезпечення, цей лічильник і датчики дозволили мені визначити… Ну, я трохи забігаю наперед. Про отримані результати ми поговоримо в одній з наступних статей.

Визначення

Розчинений кисень

Розчинений кисень (DO) має вирішальне значення для успішного підтримання киснелюбних (аеробних) організмів. З тієї ж причини, контроль розчиненого кисню також має вирішальне значення для підтримки анаеробних і факультативних бактерій, таких як ті, що знаходяться в денітраторах або реакторах “розкішного поглинання” фосфору. Оскільки розчини, що містять високий вміст розчинених твердих речовин, за своєю природою менш здатні утримувати розчинений кисень (за інших однакових умов), то в солонуватому або солоному середовищі рівень діоксиду вуглецю, як правило, буде нижчим, ніж у прісній воді. Температура відіграє певну роль – з підвищенням температури здатність води утримувати кисень зменшується. Біологічне навантаження також відіграє важливу роль у підтримці належного рівня DO. Одна риба у великому акваріумі матиме помірну потребу в кисні, в той час як багато риб у маленькому акваріумі можуть потребувати більше кисню, ніж може природним чином дифундувати у воду, таким чином створюючи умови, коли для забезпечення кількості кисню, необхідної для підтримання життя, потрібні штучні методи. В акваріумі це набуває більшого значення вночі (саме тоді, коли ми найменш схильні перевіряти розчинений кисень) або коли відбувається відключення електроенергії і порушується робота наших штучних засобів передачі кисню.

Стандартні методи, 20-е видання (1998), перераховує п’ять прийнятних процедур для визначення DO, включаючи азидний метод (“Вінклера”) і метод мембранних електродів. Коли цей том буде переглянутий, на даний час виглядає так, що буде додано щонайменше ще один метод – люмінесцентний. ASTM вже затвердив люмінесцентне визначення розчиненого кисню. Люмінесцентний метод полягає у вимірюванні флуоресценції реагуючої речовини після опромінення її джерелом збудження. Ці елементи містяться в DO від Hach – рутеній є реагентом, а імпульсне світло синього світлодіода є збудженням.

pH

Концентрація ДО в акваріумі в ідеалі повинна бути максимально наближеною до насичення. В акваріумах, ставках і т.д. можуть спостерігатися рівні вище насичення через вироблення кисню водоростями. Однак, для морських акваріумів прийнятними є концентрації близько 7 мг/л, а для прісної води – близько 9 мг/л (в залежності від температури, барометричного тиску та інших факторів), тоді як для прісної води рівень насичення є вищим.

Напевно, кожен з нас може згадати визначення рН, яке ми вивчали в молодших класах середньої школи на уроках фізики: Це логарифмічна шкала, що показує концентрацію водневих іонів, яка, в свою чергу, вказує на кислотні або основні характеристики рідини. pH є однією з фундаментальних процедур тестування, оскільки багато біологічних функцій залежать від pH. Крім того, рН певною мірою залежить від температури.

Провідність

Провідність – це здатність води проводити електричний струм. “Чиста” вода проводить дуже мало електричного струму. З іншого боку, морська вода, в якій багато розчинених мінералів і металів, дуже добре проводить електричний струм. Як правило, провідність використовується для моніторингу роботи мембран зворотного осмосу або деіонізаційних установок. Вона також корисна для визначення розчинених твердих речовин у прісній воді (швидке і “брудне” визначення жорсткості води замість тестування на кальцій і магній) і солоності солоної води при застосуванні відповідних поправочних коефіцієнтів. Як правило, органічні сполуки, що містяться у воді, відносно мало впливають на провідність – це, знову ж таки, переважно неорганічні сполуки.

Температура

Source: reefs.com