Autonomiczny, niewymagający ręcznej kalibracji czujnik do pomiaru pH wód
pH jest najważniejszym wskaźnikiem chemicznym do oceny jakości wody, ale obecnie wykorzystywane czujniki pH mają istotne wady: wysokie koszty utrzymania i następujące po pewnym czasie przesunięcie poziomu odniesienia, które fałszuje wyniki pomiaru. Długoterminowe monitorowanie za pomocą najnowocześniejszych elektrod jonoselektywnych wymaga zatem częstych i pracochłonnych kalibracji, dlatego nie mogą być one stosowane autonomicznie w sieciach inteligentnych czujników. W odpowiedzi na ten problem zespół finansowanego przez UE projektu pHenom pracuje nad czujnikiem pH następnej generacji, który wykorzystuje technologię kalibracji poziomu odniesienia. „Nie jesteśmy w stanie zapobiec przesunięciu poziomu odniesienia, ponieważ jest to nieodłączna cecha tego rodzaju czujnika. Udało nam się jednak opracować sposób jego monitorowania, który umożliwia samokalibrację czujnika”, mówi Steven Gahlings z firmy ANB Sensors działającej w sektorze MŚP, koordynator projektu pHenom.
Problem rozwiązany
„iRef”, chroniony patentem czujnik pH opracowany przez firmę ANB, nie wymaga ręcznej kalibracji, ponieważ problem przesunięcia poziomu odniesienia go nie dotyczy. Technologia polega na umieszczeniu obok elektrody porównawczej drugiej elektrody w komorze odniesienia, która regularnie mierzy odchylenia poziomu odniesienia elektrody porównawczej, a następnie automatycznie wyrównuje różnicę w pomiarze. „W ten sposób iRef eliminuje problem przesunięcia poziomu odniesienia i w efekcie także potrzebę ręcznej kalibracji”, wyjaśnia Gahlings. Naukowcy opracowali prototyp iRef, który może zostać zainstalowany w komercyjnych szklanych elektrodach wykorzystywanych od samego początku prowadzenia pomiarów pH, czyli od lat 20. ubiegłego wieku. Testy wykazały, że iRef umożliwia skuteczną kalibrację elektrody szklanej i radzi sobie nawet w przypadku dużych zmian w środowisku komory odniesienia, takich jak przedostanie się zanieczyszczeń.
Inteligentne pomiary
Kalibracja z użyciem iRef przebiega automatycznie i bez ingerencji człowieka, co umożliwia łatwe rozmieszczenie czujników w całej sieci zbiorników wodnych. Jak informuje Nathan Lawrence, wynalazca pracujący przy projekcie pHenom i dyrektor generalny w firmie ANB Sensors, „obsługa czujnika pHenom jest prosta: włączasz go, wrzucasz do wody i mierzysz poziom pH”. Technologia iRef pozwala na przekształcenie komercyjnych elektrod szklanych w inteligentne czujniki pH, które można zainstalować w jeziorach i rzekach, systemach zaopatrzenia w wodę, zbiornikach, rurociągach i oczyszczalniach ścieków. Czujniki mogą zostać ze sobą połączone, aby poprawić zarządzanie europejskimi systemami zaopatrzenia w wodę i monitorowanie środowiska. Mogą one ponadto monitorować środowisko morskie, a nawet pH w żołądkach krów. W ramach projektu pHenom powstał pierwszy inteligentny, niewymagający manualnej kalibracji czujnik pH, który jest kompatybilny z internetem rzeczy i może być wykorzystany do tworzenia sieci. Dzięki niemu firmy i agencje finansowane przez rząd mogą zwiększyć wydajność swoich systemów do zarządzania monitorowaniem, co przyniesie oszczędności czasu i pieniędzy. Gahlings podsumowuje: „Wszystkie zainteresowane strony, od producentów elektrod szklanych do czujników pH po użytkowników końcowych, entuzjastycznie przyjęły rewolucyjną technologię iRef rozwiązującą problem, z którym borykamy się od przeszło 100 lat. iRef to czujnik pH na miarę XXI wieku”.
Słowa kluczowe
pHenom, czujnik pH, kalibracja, woda, elektroda porównawcza, technologia iRef, elektroda szklana, przesunięcie poziomu odniesienia, elektroda jonoselektywna, inteligentny czujnik
