Các ion Hydro ở dung dịch chưa bên ngoài khuếch tán qua lớp kính và đẩy ra số ion Na+
tương ứng đang có trong lớp gương. Các ion này khuếch tán đến bất cứ bên nào của màng
gương có nồng độ thấp hơn, nhưng vẫn còn ở trong bề mặt kính đã được hydrate hóạ Sự chuyển đổi của các ion dương này sẽ sinh ra một điện thế được gọi là thế điện hydrọ
Để nối vịng mạch điện,ta cần có một điện cực tham chiếụ Chú ý rằng dụng cụ này không đo đạc dòng điện mà đo điện áp, tuy nhiên cần một dòng rò nhỏ từ các điện cực tham chiếu để tạo nên một cầu nối đến điện cực gương.
Cảm biến pH đo điện thế giữa MgCl ở điện cực tham chiếu và chất lỏng KCl; chất lỏng chưa
biết, dung dịch bên trong điện cực gương; và điện thế giữa dung dịch đó và điện cực bạc (Ag).
Nhưng chỉ có điện thế giữa chất lỏng chưa biết và dung dịch bên trong điện cực gương là thay đổi theo mẫu đọ
Điện thế xuất hiện trên các điện cực tỷ lệ tuyến tính với độ pH. Ở điều kiện chuẩn, với pH 7, hiệu điện thế giữa 2 cực là 0V.độ dốc là 59.17 mV / pH, độ tuyến tính đạt 99% trong tầm đo từ 4 đến 12 pH, giảm xuống còn 96% trong khoảng từ 0 đến 4 pH, 97% ở tầm đo từ 12 đến
13pH, và 92% trong tầm đo từ 13 đến 14 pH. Điện thế này có nội trở nguồn rất lớn. Do đó mạch khuếch đại hoặc đo lường nó phải là mạch có tổ trở vào rất caọ Thường người ta dùng
các Op Amp JFet hoặc MosFET.Do điện thế này sẽ thay đổi chút ít theo nhiệt độ, nên trong
18
Bảng 2. 2. Khảo sát một số loại cảm biến PH online tiêu biểu có trên thị trường
STT Tên hình minh họa Các thơng số Giá
1 PH Atlas-scientific - Xuất sứ: Mỹ - Tín hiệu trả về: Analog - Khoảng đo PH: 0 -14PH - Khoảng nhiệt độ: 0-90 độ C. - Độ chính xác: 0.02PH (25 độ C) 6.050.000Đ 2
Cảm biến PH của Farmtech
- Dải đo pH: 0~14Ph - Áp suất :0.6Mpa - Conductivity: ~20000us/cm - ORP: -1500mv ~ +1500mv - Nhiệt độ: 0~80 độ C 3.300.000Đ 3 Đầu dò PH SIN-PH5011 - Nhiệt độ hoạt động: 0~60℃ - Thang đo (pH): 0~14 - Giá trị pH trung bình: 7±0.5 - Bù nhiệt độ: NTC10K/ NTC2.252K/PT100
- Điện cực tham chiếu: điện cực kép Ag/AgCl
1.560.000Đ
4
PH HI6100410 của hãng HANA
- Thang đo: 0-14 pH
- Thân: PVDF
- Nhiệt độ: 0-80°C - Áp suất tối đa: 6 bar
6.204.000Đ
Đặc điểm chung các cảm biến này đều dùng điện cực thủy tinh, không thể ngâm lâu dưới nước và cần phải vệ sinh đầu dò. Do vậy tác giả nhận thấy, nếu ta xử lý được yếu tố điện cực
không phải ngâm lâu dưới nước bằng cách khi đo xong dùng hệ truyền động đưa điện cực lên trên mặn nước và rửa sạch đầu do là có thể sử dụng tốt cho tất cả các loạị
19
Vậy xét về góc độ hiệu quả kinh tế nhóm tác giả chọn loại điện cực PH Atlas-scientific [18]
có chi phí phù hợp, ngõ ra số, độ chính xác cao, tiện sử dụng cho đề tài nàỵ
2.2.2. Cảm biến nồng độ Oxy hòa tan (DO)
a) Tầm quan trọng của Oxy hoà tan
Cũng như các động vật sống trên cạn, cá và các loài thuỷ sản cũng cần Oxy để sống. Khi nước đi qua mang cá những bọt rất nhỏ Oxy hoà tan trong nước sẽ đi từ nước vào máu của chúng.
Như các loại khí khác, khí Oxy khuếch tán vào trong nước cũng chỉ đến một giới hạn nào đó
thường rất thấp để duy trì sự sống của loài thuỷ sản. Oxy cũng cần thiết cho sự phát triển của
các loài tảo và các loài thực vật dưới nước cũng như các phản ứng hoá học xẩy ra trong nước.
b) Nguyên nhân của sự biến đổi nồng độ Oxy hoà tan trong nước
Oxy được sinh ra trong quá trình quang tổng hợp và được tiêu thụ do q trình hơ hấp của các
loài thuỷ sản, thực vật dưới nước và sự phân huỷ của các chất hữu cơ dư thừạ Quá trình
quang tổng hợp địi hỏi phải có ánh sáng nên chỉ xẩy ra ban ngàỵ
Q trình hơ hấp và phân huỷ lại xẩy ra 24 giờ trong ngàỵ Sự khác nhau này dẫn đến có sự thay đổi lớn về nồng độ Oxy hoà tan trong nước.
Vào buổi tối, khi q trình quang tổng hợp khơng xẩy ra mà q trình hơ hấp và phân huỷ tiêu thụ Oxy làm nồng độ Oxy hồ tan trong nước giảm dần. Nó sẽ thấp nhất vào trước khi trời sáng, trước khi quá trình quang tổng hợp bắt đầụ
Một nguồn cung cấp Oxy khác là từ khơng khí và dịng chảỵ Nồng độ Oxy trong khơng khí cao hơn trong nước, chiếm khoảng 21% thể tích khơng khí trong khi đó trong nước chỉ chiếm khoảng vài chục phần triệu (mg/l). Trên bề mặt nước do có sự khác nhau lớn về nồng độ Oxy
nên các phân tử Oxy sẽ khuếch tán vào trong nước. Nồng độ Oxy sẽ khuếch tán vào nước
nhiều hơn khi có gió khuấy trộn nước hay khi có sóng trên bề mặt nước.
Một quá trình vật lý khác ảnh hưởng đến nồng độ Oxy hoà tan liên quan đến nhiệt độ của nước và sự bão hồ khí. Nước lạnh sẽ giữ được nhiều Oxy hồ tan hơn trong nước ấm. Nước ấm sẽ trở nên dễ bão hoà Oxy hơn. Khi nước trở nên ấm, nó giữ được ít Oxy hồ tan hơn. Vì vậy trong những tháng mùa hè, nước ở phần trên bề mặt có nồng độ Oxy hồ tan phụ thuộc nhiệt độ. Nồng độ Oxy hoà tan thấp khi nhiệt độ cao và ngược lại.
Nồng độ Oxy hồ tan có thể thay đổi nhiều trong ao hồ sâu. Oxy được tạo ra ở lớp bề mặt của
hồ ao do q trình quang tổng hợp và từ khơng khí. Oxy bị tiêu thụ mạnh ở đáy ao hồ do chất hữu cơ lắng đọng bị phân huỷ. Do sự phân tầng nước, nồng độ Oxy hoà tan giữa các tầng rất
khác nhaụ Phần trên thì nhiều Oxy, phần dưới ít Oxỵ Nếu hồ nông và dễ dàng trộn giữa các
tầng nhờ gió thì nồng độ Oxy có thể đồng đều khi gió mạnh. Nếu trời lặng gió thì sự phân tầng lại xẩy rạ Sự thay đổi mùa cũng ảnh hưởng đến nồng độ Oxỵ Mùa hè nhiệt độ ấm làm tăng tốc độ tổng hợp và phân huỷ. Khi các thực vật dưới nước chết đi vào cuối mùa phát triển, sự phân huỷ của chúng gây ra sự tiêu thụ Oxy hoà tan lớn. Các mùa khác sự đưa nước vào ra cũng làm ảnh hưởng đến nồng độ Oxy hoà tan trong nước.
20
Mức độ ô nhiễm ảnh hưởng bởi các chất hũư cơ (như nước thải, cỏ chết, đất bùn trên bờ chảy xuống...) hay các thức ăn dư thừa lắng đọng. Sự ô nhiễm sẽ làm giảm nồng độ Oxy hồ
tan trung bình. Nếu tảo mọc nhiều trong hồ ao thì sự sản sinh ra Oxy và tiêu thụ Oxy không
cân bằng nhau, thường dẫn đến giảm nồng độ Oxy hoà tan nhất là khi tảo nở hoạ Ngoài ra các khí độc từ đáy hồ ao thốt ra (H2S, NH4...) đi lên tầng nước trên sẽ gây chết tôm cá.
d) Sự bão hoà Oxy
Gọi là nồng độ Oxy bão hồ 100% chính là nồng độ Oxy trong nước bão hồ khơng khí. Thí dụ: Nồng độ Oxy trong nước bão hồ khơng khí 100% là 8.6 mgO2/l ở 25oC, 760 mmHg và tăng 14.6 O2mg/l ở 0oC, 760mmHg.