La misura dell'ossigeno disciolto nel trattamento delle acque di scarico effettuata con tecnologia a fluorescenza

L'analisi dell' Ossigeno Disciolto, nei sistemi di trattamento delle acque, è sempre stata effettuata tramite sensori che utilizzano il metodo della "cella di Clark" , sia galvanica che polarografica. Questi sensori necessitano di una elevata manutenzione causata dalla necessità di una continua pulizia, periodica sostituzione della membrana e dell'elettrolita, rigenerazione della sonda, ricalibrazione continua nel tempo, tale da rendere il loro utilizzo stressante per gli operatori a causa del lungo tempo necessario ad effettuarli, rendendo problematico un controllo continuo ed efficace sia della reale concentrazione dell'ossigeno nelle vasche di ossidazione, ma sopratutto la gestione automatica del sistema di aereazione.

Grazie all'introduzione sul  mercato di nuovi sensoriper la misura dell'ossigeno disciolto, specialmente sviluppati per il monitoraggio nelle acque di scarico, e funzionanti con la tecnologia della "fluorescenza" questi problemi sono stati superati.

Le caratteristiche più importanti della tecnica alla fluorescenza sono la grande affidabilità di misura e la minima manutenzione richiesta dai sensori che utilizzano questa tecnologia.

E' quindi possibile minimizzare tutti i tempi morti necessari ad effettuare la manutenzione ed annullare i costi di gestione per le parti di consumo. Altro fattore importante dei sensori a fluorescenza per la misura dell'ossigeno disciolto, è che non necessitano di acqua da analizzare in movimento ( come i normali sensori di Clark) in quanto non consumano ossigeno. Pertanto possono essere installati in qualunque punto degli impianti di trattamento acque, anche molto critici e corrosivi che normalmento distruggono i sensori tradizionali.

1. La sorgente emette una luce a  circa ~475 nm, sul retro dell'elemento sensibile.

2. La parte del sensore a contatto con l'acqua in analisi consiste in uno strato sottile di materiale idrofobico sol-gel. Un complesso del rutenio è intrappolato nella matrice, immobilizzato e protetto dall'acqua

3. La luce proveniente dal LED fa eccitare il complesso del rutenio che è immobilizzato sul sensore

4. Il complesso del rutenio così eccitato emette una fluorescenza, con energia a circa ~600 nm.

5. Se il complesso di rutenio così eccitato, viene a contatto con una molecola di ossigeno, l'eccesso di energia viene trasferito alla molecola di Ossigeno, senza sviluppo di radiazioni, riducendo o raffreddando il segnale di fluorescenza. Il grado di questa riduzione è correlabile alla concentrazione di Ossigeno presente nell'acqua che viene a contatto con il sensore

La molecola di Ossigeno è in grado di ridurre in modo molto efficiente la fluorescenza o la luminescenza di certe sostanze luminofore. Questo effetto ( scoperto per primo nel 1939 da Kautsky) viene chiamato " riduzione dinamica della fluorescenza).

Il contatto di una molecola di ossigeno con un fluoroforo nel suo stato di eccitazione porta ad un trasferimento di energia senza emissione di radiazioni. Il valore della riduzione della fluorescenza viene rapportato alla frequenza delle collisioni con le molecole e quindi alla concentrazione delle molecole di Ossigeno presenti nel liquido.