PASCO PS-2108 User Manual [ru]
Инструкция No. 012-07688Е
Инструкция по эксплуатации
датчика растворенного
кислорода PASPort
Модель No. PS-2108
Модель No. PS-2108
i
Модель No. PS-2108
Содержание
Список включенного в комплект оборудования .................... 1
Предисловие ........................................................... 1
Подготовка к работе и калибровка .................................. 4
Подготовка датчика к первому использованию.......................................................................5
Подготовка датчика к работе с DataStudio................................................................................5
Уравнивание зонда в воздухе со100% влажностью.................................................................5
Выполнение одно-точечной калибровки (концентрация O2 в мг/л) .....................................6
Выполнение калибровки используя процентное (%) насыщение ..........................................7
Общий порядок сбора образцов ...................................... 8
Произведение измерений в лабораторных условиях...............................................................8
Использование датчика растворенного кислорода с другими датчиками PASCO ............... 8
Техническое обслуживание ........................................... 8
Замена раствора электролита.....................................................................................................8
Замена мембраны ...................................................................................................................... 10
Замена О-образного кольца......................................................................................................11
Хранение прибора .................................................... 12
Кратковременное хранение (менее двух недель) ................................................................... 12
Долгосрочное хранение (более двух недель) .........................................................................12
Устранение возможных проблем .................................... 12
Теория растворения кислорода: ..................................... 14
Каков механизм растворения молекулярного кислорода в воде? ........................................14
Cсылки .......................................................................................................................................20
Эксперимент 1:
Работа с датчиком растворенного O2 ............................... 20
Цель............................................................................................................................................20
Необходимые материалы и оборудование..............................................................................20
Рекомендуемое дополнительное оборудование ..................................................................... 20
Проведение эксперимента........................................................................................................20
Анализ данных/вопросы...........................................................................................................22
Эксперимент 2:
Фотосинтез и выделение кислорода водными растениями ....... 23
Цель............................................................................................................................................23
Необходимые материалы и оборудование..............................................................................23
Ход эксперимента ..................................................................................................................... 24
Советы по проведению эксперимента.....................................................................................25
Сбор данных ..............................................................................................................................25
ii
Модель No. PS-2108
Образец собранных данных ....................................................................................................26
Aнализ........................................................................................................................................26
Эксперимент 3:
Влияние сульфита натрия на концентрацию O
Необходимые материалы и оборудование..............................................................................27
Дополнительные материалы ....................................................................................................27
Цель............................................................................................................................................27
Ход эксперимента ..................................................................................................................... 27
Вопросы .....................................................................................................................................28
................... 27
2
Эксперимент 4: Биохимическая потребность в кислороде ....... 29
Предисловие ..............................................................................................................................29
Проведение эксперимента........................................................................................................29
Эксперимент 5:
Влияние клеточного дыхания на концентрацию O
Цель............................................................................................................................................30
Необходимые материалы .........................................................................................................30
Дополнительные материалы ....................................................................................................30
Рекомендуемое дополнительное оборудование ..................................................................... 30
Вопросы .....................................................................................................................................31
............... 30
2
Приложение А: Гарантия и авторские права ...................... 32
Авторские права........................................................................................................................ 32
Ограниченная гарантия ............................................................................................................32
Возврат оборудования..............................................................................................................33
Приложение B: Технические характеристики,
запчасти и техобслуживание ....................................... 34
Технические характеристики...................................................................................................34
Запчасти ..................................................................................................................................... 34
Техобслуживание......................................................................................................................34
Приложение C:........................................................ 34
Таблица 1: Концентрация кислорода (мг/л) в воде при различных
температурах и давлении .........................................................................................................35
Таблица 2: Поправка на соленость воды для растворимости кислорода
(исходя из электропроводимости) .................................................................................................. 41
iii
Датчик растворенного кислорода PASPort Mодель No. PS-2108
Датчик растворенного
кислорода PASPort
Mодель No. PS-2108
Список включенного в комплект оборудования
Оборудование, включенное в комплект Номер модели*
1. Зонд растворенного кислорода (1)
2. Коробка для датчика PASPORT (1)
3. Набор для замены мембран (1)
4. Бутылка (1)
5. Раствор электролита (1)
6. Шприц для наполнения картриджа (1)
699-06320
CI-6541
R001068
*Используйте номер модели для более быстрого выполнения заказа в случае
необходимости замены оборудования.
Предисловие
Датчик растворенного кислорода PASCO PS-2108 может быть использован для
наблюдения и изучения факторов, влияющих на концентрацию молекул
растворенного кислорода (O
экологии водных систем. Датчик растворенного кислорода предназначен для
использования с интерфейсом PASPort или другим записывающим прибором, а также
с программным обеспечением DataStudio
изучать влияние температуры, водного режима, неорганических химических веществ,
органических материалов, и живых организмов на уровень растворенного в воде O2.
Они также могут наблюдать за уровнем растворенного O
например изучая водные экологические ниши, включая исследования БПК
(биологическая потребность в кислороде).
) в водных растворах, в частности при изучении
2
®
. В учебной лаборатории учащиеся могут
в полевых условиях,
2
Датчик растворенного кислорода предназначен для использования в водных растворах
при температурах от 10 °C до 40 °C. Для достижения большей точности показателей
прибора необходимо выполнить следующие условия: несмотря на то что прибор уже
приспособлен для определенных температур, он должен быть откалиброван при
1
Датчик растворенного кислорода PASPort Mодель No. PS-2108
конкретной температуре тестируемого раствора; датчик должен быть уравновешен
для того короткого периода времени, когда температура тестируемого раствора
изменяется- чем больше изменение температуры, тем больше времени затрачивается
на уравновешивание; тестируемый раствор должен непрерывно протекать через
мембрану зонда.
Датчик растворенного кислорода оснащен полярографическим зондом, состоящим из
платинового катода и серебрянного (Ag) анода погруженным
хлорида калия (KCl
(aq)
).
в раствор электролита
Работа датчика основана на измерении электрического тока произведенного в
процессе химической реакции происходящей на зонде. Эта реакция включает в себя
восстановление молекул кислорода (O
) и окисление атомов серебра (Ag) на аноде.
2
Через электроды проходит разность потенциалов 0.7 вольт, что поддерживает
протекание нужной окислительно-восстановительной реакции (см ниже). Когда зонд
растворенного кислорода помещается в водную среду, такую как де-ионизированная
вода которая содержит растворенный кислород, молекулы O2 проходят, путем
диффузии, через тонкую силиконовую мембрану в электролит, который окружает
электроды зонда (рисунок 1). Эта мембрана является полупроницаемой, при этом она
пропускает растворенный O2, но не пропускает большинство других молекул,
которые могут помешать нормальному ходу химических реакций на электродах. Эти
реакции производят электроны, которые вызывают течение электрического тока через
цепь датчика. Так как скорость диффузии зависит от концентрации растворенного
кислорода, количество молекул O2 будет прямо пропорционально концентрации
растворенного кислорода в тестируемом растворе. Соответственно, количество
электронов, выделенных в процессе окислительно-восстановительной реакции будет
почти прямо пропорциональным концентрации растворенного O2 в тестируемом
растворе.
2
Датчик растворенного кислорода PASPort Mодель No. PS-2108
Зонд датчика
растворенного O
Электролит
хлорид калия
Серебрянный
(Ag) анод
Платиновый
катод
2
Водный раствор
содержащий
растворенный O
Рисунок 1
Молекулы кислорода проходят через полупроницаемую мембрану в электролит, окружающий электроды
2
мембрана
Ток, идущий
к усилителю
Электролит хлорид калия
Серебрянный
(Ag) анод
Картридж
Изолятор
катода
Мембрана
Платиновый
катод
3
Датчик растворенного кислорода PASPort Mодель No. PS-2108
Рисунок 2
Молекулы O2 проходят через мембрану, реагируют с молекулами воды в присутствии электронов с катода и
производят ионы гидроксида (OH-). Эти ионы гидроксида подходят (путем диффузии) к аноду и реагируют с атомами
серебра (Ag), образуя оксид серебра (Ag2O), воду и свободные электроны.
Ниже приведены основные химические реакции и электрические процессы,
происходящие на каждом из электродов при работе датчика растворенного
кислорода.1 Как только растворенные молекулы O2 проходят через силиконовую
мембранув раствор электролита, они попадают в непосредственную близость к
платиновому катоду (Рисунок 2). Благодаря отрицательному заряду на катоде
(избыток электронов) происходит восстановление растворенного O2, с образованием
гидроксид ионов (OH-):
O22H2O4e-4OH
++
-
(Восстановительный потенциал = 0.40V)
Отрицательно заряженные гидроксид ионы двигаются к серебрянному аноду. Там они
объединяются с атомами серебра (Ag) на серебрянном аноде, формируя оксид серебра
и выделяя электроны, которые участвуют в следующей химической реакции:
4Ag 4OH
-
2Ag2O2H2O4e
++ +
-
(Восстановительный потенциал = 0.343V)
Выделенные электроны образуют электрический ток, который проходит сквозь
электрод и усиливается. Этот электроток вызван химическими реакциями молекул O2
и должен быть скорректирован по отношению к температуре, так как скорость
химической реакции пропорциональна температуре.
Эта корректировка производится с помощью термистора, чуствительного к
температуре, который встроен в зонд. С помощью этого термистора температура
зонда регулируется и прирост на усилителе автоматически компенсируется, тем
самым выравнивая результат. Сигнал, показывающий этот выравненный по
отношению к температуре результат концентрации растворенного O2 передается на
интерфейс компъютера и показывается с помощью поддержки DataStudio в
следующих единицах- концентрация (мг/л) или насыщенность (%).
Подготовка к работе и калибровка
4
Датчик растворенного кислорода PASPort Mодель No. PS-2108
Подготовка датчика к первому использованию
Прежде чем приступить к первому использованию датчика, вам необходимо
заполнить мембранный картридж раствором электролита. Обращайтесь к разделу
технического обслуживания за инструкциями.
Подготовка датчика к работе с DataStudio.
1. Присоедините зонд к коробке датчика (Рисунок 3).
К компьютеру
или USB
Рисунок 3
Присоедините зонд к коробке датчика и подсоедините датчик к USB порту интерфейса PASPort, который подключен
к порту USB компьютера, или к разъему USB, который подключен к компьютеру.
2. Присоедините коробку датчика к интерфейсу PASPort, подключенному к
компьютеру.
3. Окно PASPortal должно открыться, давая вам возможность выбора между
DataStudio или EZScreen. Выберите DataStudio.
4. Цифровой экран откроется автоматически. При желании откройте другие
дополнительные экраны.
Уравнивание зонда в воздухе со 100% влажностью
1. Поместите примерно 5 мл (или примерно 1 см по высоте) де-ионизированной воды в
чистую бутылку (
включена в комплект с датчиком). Приготовьте крышку и зонд.
2. Вставьте зонд в бутылку и завинтите крышку. Проверьте, чтобы конец зонда был
не ниже, чем 2 см над уровнем воды (Рисунок 4).
3. Энергично встряхивайте бутылку в течении примерно 10 секунд. По окончании
стряхните с мембраны крупные капли воды.
5
Датчик растворенного кислорода PASPort Mодель No. PS-2108
Энергично встряхивайте
Бутылка
Для уравнивания зонда вставьте его в чистую бутылку содержащую примерно 5 мл де-ионизированной воды. Тщательно
встряхивайте зонд в течении около 10 секунд.
Выполнение одно-точечной калибровки (концентрация O2 в мг/л)
1. Получите данные атмосферного давления и температуры. Для этого вы можете
использовать барометр PAPSPORT (PS-2113) и датчик температуры (PS-2131), или
датчик погодных условий PASPORT (PS-2154).
2. С помощью таблицы растворимости в Приложении А найдите значение
растворенного кислорода соответствующее данным атмосферного давления и
температуры.
Пример: при температуре 25ºC и атмосферном давлении 760 мм ртутного столба, в одном литре
воды будут растворены 8.2 мг кислорода при 100% насыщении.
3. В окне DataStudio щелкните на кнопку Настройка в меню инсттрументов.
Убедитесь в том, что рядом с кнопкой Калибровка... в диалоговом меню датчика
раствореннаго кислорода выбраны единицы измерения мг/л.
4. Выполнив предыдущие операции, щелкните на кнопку Калибровка...
5. Используйте таблицы для выяснения значения растворенного кислорода в мг/л в
насыщенном водном
растворе при конкретной температуре и давлении. (Если вы
не знаете значения давления, используйте величину 760 мм ртутного столба. )
Впишите значение из таблицы в окно мг/л. Щелкните ОК.
6
Датчик растворенного кислорода PASPort Mодель No. PS-2108
Выполнение калибровки, используя процентное (%) насыщение
1. (Только если вы работаете с DataStudio) Щелкните на кнопку Настройка в меню
инструментов DataStudio. Щелкните на кнопку мг/л рядом с кнопкой Калибровка...
и выберите вариант % из выпавшего вниз меню вариантов.
Внимание: Всегда старайтесь откалибровать зонд до измерения абсолютных концентраций (не
относительных). Калибруйте при значениях температуры и давления максимально приближенных к тем,
при которых будет тестироваться испытуемый раствор.
Внимание: Величина процентного (%) насыщения верна только если условия опыта (температура и
давление) такие же, как и условия калибровка.
Внимание: Прежде чем опять измерять
процентное ( % ) насыщение), не забудьте изменить настройку вашего программного обеспечения,
сделав ее опять в единицах мг/л.
В программном обеспечении DataStudio: Щелкните на кнопку Настройка в меню инструментов.
Щелкните на кнопку % рядом с кнопкой Калибровка и выберите вариант мг/л из выпавшего вниз
меню вариантов.
Внимание: Калибровка не обязательна для измерения сравнительного содержания кислорода,
например до, во время и после изменений во время эксперимента.
значение концентрации растворенного кислорода (а не
2. Щелкните на кнопку Калибровка ... чтобы открыть диалоговое окно
калибрования.
3. Поместите зонд в воздух со100% влажностью. Когда показания датчика
стабилизируются, щелкните на кнопку Настроить. Затем щелкните ОК. Датчику
может потребоваться несколько минут для уравнивания калибровки. Показания
могут не полностью стабилизироваться на одном конкретном значении.
Калибрование в воздухе со100% влажностью равнозначно калиброванию в воде
насыщенной кислородом на 100%. Это происходит оттого, что кислород должен
первым делом пройти сквозь раствор электролита в датчике чтобы попасть на
катод. Концентрация кислорода будет одинакова и в воде насыщенной кислородом
на100% , и в растворе электролита, и будет прямо пропорциональна парциальному
давлению кислорода в воздухе. Закон Генри гласит:
Cg=k Pg
где Cg = растворимость газа (кислород)
Pg = давление газа над раствором
Это соотношение одинаково верно и когда зонд помещен в воду, и когда он
находится в воздухе.
4. Прежде чем производить дальнейшие измерения концентрации растворенного
кислорода, измените единицы измерения, сделав их опять мг/л.
7
Датчик растворенного кислорода PASPort Mодель No. PS-2108
Общий порядок сбора образцов
1. Погружайте зонд в тестируемый раствор до тех пор, пока вода полностью покроет
кольцо компенсации температуры.
2. Щелкните на кнопку Пуск в наборе инструментов DataStudio или выберите
вариант Следить за показаниями в меню Экспериментов.
3. Медленно и аккуратно вращайте зонд в течении одной-двух минут, до тех пор пока
показания датчика растворенного кислорода стабилизируются на одном значении.
В качестве альтернативы в раствор можно поместить магнитную мешалку (не
мешайте слишком быстро, чтобы не образовывалось завихрений или пузырьков
воздуха).
Произведение измерений в лабораторных условиях
В лабораторных условиях вы можете производить долговременые измерения
растворенного кислорода путем аккуратного и продолжительного помешивания
раствора с помощью магнитной мешалки. Постарайтесь уменьшить площадь
соприкосновения раствора с воздухом для замедления процесса обмена газов в обеих
средах. Для этих целей подойдут колба Эрленмайера или большая пробирка.
Внимание: НЕ ИСПОЛЬЗУЙТЕ МИНЕРАЛЬНОЕ МАСЛО, так как оно тяжело счищается с
поверхности мембраны.
Использование датчика растворенного кислорода с другими датчиками PASCO:
Некоторые датчики PASCO, включая датчик растворенного кислорода, испускают в
раствор электрические сигналы, которые могут помешать работе других датчиков,
которые снимают измерения в это же время. Если вы хотите использовать датчик
растворенного кислорода одновременно с другими датчиками PASCO (такими как
Датчик Электропроводимости или Датчик pH ), производите эксперименты под
контролем и избегайте возможности помех от взаимодействия датчиков друг с
другом.
Техническое обслуживание
Замена раствора электролита
Для оптимальной работы прибора необходимо периодически менять раствор
электролита (заполняющий зонд изнутри) и промывать серебряный электрод. Если
зонд не работает как положено, поменяйте раствор электролита следующим образом:
8
Датчик растворенного кислорода PASPort Mодель No. PS-2108
1. Отвинтите конец зонда путем поворачивания его налево и снимите с него верхнюю
часть картриджа. (Рисунок 5).
Когда раскручиваете, всегда старайтесь удерживать зонд за нижнюю его часть, под
стальным кругом или поддерживайте конец зонда.
Наполните до этой
отметки
Кончик шприца не
притрагивается к мембране
Счистите осадок Ag2O с
анода
Снятие верхней части картриджа и наполнение электролитом.
Рисунок 5
2. Промойте электрод водой из под крана (используйте де-ионизированную воду в
районах, где водопроводная вода повышенной жесткости) и насухо вытрите его
бумажным полотенцем, счищая с анода остатки оксида серебра (Ag2O).
3. Промойте и дайте просохнуть верхней части картриджа.
4. Наберите примерно 10 мл полярографического раствора в шприц. Сделайте это
аккуратно, чтобы не запустить в шприц пузырьки воздуха.
5. Поместите наконечник шприца очень близко к мембране (но не дотрагиваясь до
нее) и медленно наполните картридж раствором, остановясь примерно в 5 мм от
верха картриджа.
Внимание: Легко постукивайте по картриджу в процессе заполнения, чтобы избежать появления
пузырьков воздуха.
6. Удерживая зонд в вертикальном положении, наденьте верхнюю часть картриджа на
электрод и закрутите, поворачивая вправо, до закрепления. (Рисунок 6).
9
Датчик растворенного кислорода PASPort Mодель No. PS-2108
Удерживайте зонд ниже
металлического ободка
Отвинтите
наконечник
Замена верхней части картриджа.
Рисунок 6
7. Высушите салфеткой или бумажным полотенцем.
Замена мембраны
Если силиконовая мембрана износилась или пришла в негодность, замените ее
следующим образом:
1. Следуйте указаниям пунктов 1-3 в разделе "Замена раствора электролита" (см. выше).
2. Используйте толкатель (включенный в комплект с датчиком), чтобы вытолкнуть
мембранный картридж из его верхней части. (Рисунок 7A).
толкатель
О-образное кольцо
верхняя часть
картриджа
мембрана
толкатель
верхняя часть
картриджа
новый картридж
мембрана
О-образное
кольцо
3. Внимательно осмотрите О-образное кольцо (рисунок 8) и замените его в случае
необходимости (См. "Замена кольца" ниже.).
4. Вставьте новый мембранный картридж и, с помощью толкателя, сдвигайте его вниз
до тех пор, пока он не упрется в О-образное кольцо в нижней части (Рисунок 7B).
5. Наполните систему раствором электролита и соберите зонд, используя указания
пунктов 4-7 в разделе "Замена раствора электролита".
10
Датчик растворенного кислорода PASPort Mодель No. PS-2108
Замена О-образного кольца
О-образное кольцо очень редко требует замены. Однако, случается, что на нем
образуются зарубки или трещины, что может привести к протеканию раствора
электролита. В этом случае замените его следующим образом:
1. Следуйте указаниям пунктов 1и 2 в разделе "Замена раствора электролита" (см.
выше).
2. После того, как вы сняли мембранный картридж, снимите О-образное кольцо,
используя тонкий пинцет, после чего вставьте на его место новое О-образное
кольцо.
Верхняя часть
картриджа
О-образное
кольцо
Рисунок 8
Внимательно осмотрите О-образное кольцо.
3. Вставьте мембранный картридж как указано в пункте 4 “Замена мембраны”.
4. Наполните систему раствором электролита и соберите зонд, используя указания
пунктов 4-7 в разделе "Замена раствора электролита".
11
Loading...