Χημική Τεχνολογία. Ενότητα 6: Διαλυμένο Οξυγόνο. Ευάγγελος Φουντουκίδης Τμήμα Μηχανολόγων Μηχανικών Τ.Ε.

Transcript

1 ΕΛΛΗΝΙΚΗ ΔΗΜΟΚΡΑΤΙΑ Ανώτατο Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Πειραιά Τεχνολογικού Τομέα Χημική Τεχνολογία Ενότητα 6: Διαλυμένο Οξυγόνο Ευάγγελος Φουντουκίδης Τμήμα Μηχανολόγων Μηχανικών Τ.Ε.

2 Άδειες Χρήσης Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό υπόκειται σε άδειες χρήσης Creative Commons. Για εκπαιδευτικό υλικό, όπως εικόνες, που υπόκειται σε άλλου τύπου άδειας χρήσης, η άδεια χρήσης αναφέρεται ρητώς. 2

3 Χρηματοδότηση Το παρόν εκπαιδευτικό υλικό έχει αναπτυχθεί στα πλαίσια του εκπαιδευτικού έργου του διδάσκοντα. Το έργο «Ανοικτά Ακαδημαϊκά Μαθήματα στο Ανώτατο Εκπαιδευτικό Ίδρυμα Πειραιά Τεχνολογικού Τομέα» έχει χρηματοδοτήσει μόνο τη αναδιαμόρφωση του εκπαιδευτικού υλικού. Το έργο υλοποιείται στο πλαίσιο του Επιχειρησιακού Προγράμματος «Εκπαίδευση και Δια Βίου Μάθηση» και συγχρηματοδοτείται από την Ευρωπαϊκή Ένωση (Ευρωπαϊκό Κοινωνικό Ταμείο) και από εθνικούς πόρους. 3

4 Σκοποί Ενότητας Σκοπός της ενότητας αυτής είναι οι σπουδαστές να διδαχθούν όλες τις πληροφορίες που αφορούν το διαλυμένο οξυγόνο, DO (Dissolved Oxygen), γιατί είναι η πιο σημαντική παράμετρος για το χαρακτηρισμό των υδάτων στις μελέτες ρύπανσης, αφού η έλλειψη οξυγόνου συχνά υποδηλώνει μεγάλο ρυπαντικό φορτίο. 4

5 Περιεχόμενα Ενότητας Διαλυμένο Οξυγόνο Σχηματική Αναπαράσταση του Ευτροφισμού Πηγές Ρύπανσης που Προκαλούν Ευτροφισμό σε Αντιπαράθεση με ένα Υγιές Οικοσύστημα Ηλεκτροχημική Μέθοδος Προσδιορισμός Διαλυμένου Οξυγόνου με Οξυγονόμετρο Πολαρογραφικό Ηλεκτρόδιο Οξυγόνου 5

6 Διαλυμένο Οξυγόνο - 1 Το οξυγόνο διαλύεται ελάχιστα στο νερό (9 ppm στους 20 ο C σε 1 atm (1013 mbar). Η διαλυτότητα του, όπως και άλλων αερίων, Μειώνεται, όταν αυξάνεται η θερμοκρασία Αυξάνεται, όταν αυξάνεται η πίεση. Το διαλυμένο οξυγόνο, DO (Dissolved Oxygen) είναι συχνά η πιο σημαντική παράμετρος για το χαρακτηρισμό των υδάτων στις μελέτες ρύπανσης, αφού η έλλειψη οξυγόνου συχνά υποδηλώνει μεγάλο ρυπαντικό φορτίο.

7 Διαλυμένο Οξυγόνο - 2 Η αλόγιστη χρήση λιπασμάτων από τους αγρότες σε ποσότητες που δεν μπορούν να αφομοιώσουν τα φυτά, έχει ως αποτέλεσμα τη μεταφορά τους από τη βροχή στους αποδέκτες, δηλαδή στη θάλασσα καθώς και στις λίμνες και στα ποτάμια. Οι αζωτούχες ενώσεις και τα φωσφορικά άλατα που περιέχονται στα λιπάσματα και βοηθούν την ανάπτυξη των φυτών, προκαλούν την υπερανάπτυξη του φυτοπλαγκτού και των φυκών που υπάρχουν στους αποδέκτες. Μερικά φυτά δεν φωτίζονται αρκετά και αρχίζουν να πεθαίνουν.

8 Διαλυμένο Οξυγόνο - 3 Οι αποικοδομητές των νεκρών φυτών τρέφονται από αυτά, πολλαπλασιάζονται και καταναλώνουν το περισσότερο από το οξυγόνο που είναι διαλυμένο στο νερό, με αποτέλεσμα να μην έχουν τα ψάρια αρκετό οξυγόνο για την αναπνοή τους. Τα ψάρια πεθαίνουν από ασφυξία όταν η περιεκτικότητα του οξυγόνου στο νερό είναι μικρότερη από 4 ppm. Το φαινόμενο ονομάζεται ευτροφισμός και ως αποτέλεσμα έχει το «θάνατο» του αποδέκτη.

9 Σχηματική Αναπαράσταση του Ευτροφισμού

10 Πηγές Ρύπανσης που Προκαλούν Ευτροφισμό σε Αντιπαράθεση με ένα Υγιές Οικοσύστημα

11 Ηλεκτροχημική Μέθοδος Προσδιορισμός Διαλυμένου Οξυγόνου με Οξυγονόμετρο Η μέτρηση διαλυμένου οξυγόνου στο νερό με οξυγονόμετρο είναι μία ακριβής μέθοδος που δίνει γρήγορα αξιόπιστα αποτελέσματα, σε μετρήσεις τόσο εντός όσο και εκτός Εργαστηρίου. Με το οξυγονόμετρο είναι δυνατή η μέτρηση του διαλυμένου οξυγόνου σε: Ποτάμια, λίμνες, θάλασσα, πηγές, γεωτρήσεις, υδραγωγεία, ιχθυοτροφεία, σε γλυκό ή αλμυρό νερό. Εγκαταστάσεις αερόβιας επεξεργασίας αστικών και βιομηχανικών λυμάτων. Φιάλες μέτρησης BOD.

12 Πολαρογραφικό Ηλεκτρόδιο Οξυγόνου - 1 Το πολαρογραφικό ηλεκτρόδιο οξυγόνου αποτελείται από ένα ζεύγος πολωμένων ηλεκτρόδιων (ένα αργύρου και ένα χρυσού) και ένα διάλυμα ηλεκτρολύτη, τα οποία διαχωρίζονται από το μετρούμενο διάλυμα με μία αεροδιαπερατή μεμβράνη.

13 Πολαρογραφικό Ηλεκτρόδιο Οξυγόνου - 2 Το διαλυμένο οξυγόνο στο μετρούμενο διάλυμα διαχέεται μέσω της μεμβράνης στο εσωτερικό του ηλεκτροδίου και προκαλεί τη ροή ηλεκτρικού ρεύματος μεταξύ ανόδου και καθόδου. Σε δεδομένη θερμοκρασία, η ένταση του ρεύματος που διαρρέει το ηλεκτρόδιο είναι ανάλογη της μερικής πίεσης του οξυγόνου. Συνεπώς το ηλεκτρόδιο δεν μετρά απευθείας τη συγκέντρωση του διαλυμένου οξυγόνου αλλά τη μερική πίεσή του, η οποία για δεδομένες συνθήκες πίεσης και θερμοκρασίας είναι ανάλογη της συγκέντρωσης. Το όργανο μετατρέπει την ένταση του ρεύματος σε ενδείξεις ποσοστού κορεσμού (% sat) και σε ppm (mg/l) DO, αντισταθμίζοντας αυτόματα την ένδειξη της μέτρησης, για μεταβολές της θερμοκρασίας του μετρούμενου διαλύματος μεταξύ 0 και 50 ο C.

14 Τέλος Ενότητας 14