اندازهگیری کلر آزاد (Free Chlorine) یکی از مهمترین مراحل در پایش کیفیت آب آشامیدنی، آب فرآیندی و فاضلاب است. کلر آزاد نقش کلیدی در ضدعفونی، کنترل میکروبی و ایمنی سیستمهای آبی دارد.
سیستمهای اندازهگیری کلر آزاد شامل سنسور آمپرومتریک، ترانسمیتر، کابل اندازهگیری، مجموعه عبوری و ابزار مرجع برای کالیبراسیون طبق روش DPD هستند. عملکرد دقیق این تجهیزات به عواملی مانند pH، دما، جریان سیال و شرایط نصب وابسته است.
در این مقاله، اصول عملکرد سنسورهای CCS140 و CCS141، روشهای کالیبراسیون با DPD، تأثیرات محیطی، نگهداری دورهای، و نکات کلیدی برای نصب و بهرهبرداری از سیستمهای اندازهگیری کلر آزاد بررسی میشود تا مهندسان ابزار دقیق بتوانند با اطمینان از دقت و پایداری اندازهگیری بهرهمند شوند.
اندازهگیری کلر آزاد – سنسورها و ترانسمیترها
Free Chlorine Measurement – Sensors and Transmitters
یک سیستم کامل اندازهگیری کلر آزاد شامل موارد زیر است:
- سنسور کلر
- ترانسمیتر
- کابل اندازهگیری ویژه
- مجموعه عبوری (Flow Assembly)
- ابزار مرجع برای اندازهگیری کلر آزاد طبق روش DPD
در این بخش، اطلاعات و توصیههای ضروری برای بهرهبرداری بهینه از سیستمهای اندازهگیری کلر در طول چرخه عمرشان ارائه میشود.
اصل اندازهگیری – Measuring Principle
غلظت کلر آزاد طبق اصل اندازهگیری آمپرومتریک تعیین میشود.
- اسید هیپوکلروس (HOCl) موجود در محیط از طریق غشای سنسور نفوذ کرده و در کاتد طلایی به یون کلرید (Cl⁻) کاهش مییابد.
- در آند نقرهای، نقره به کلرید نقره اکسید میشود.
- جریان الکتریکی حاصل از تبادل الکترون بین الکترودها متناسب با غلظت کلر آزاد در شرایط پایدار است.
- غلظت HOCl به مقدار pH وابسته است.
- در نوسانات pH بیش از ±0.1، ترانسمیتر CCM2x3 با استفاده از سنسور pH نصبشده در مجموعه عبوری، مقدار کلر آزاد را اصلاح کرده و به mg/l یا ppm تبدیل میکند.
عملکرد سنسورها Function
سنسورهای CCS140 / CCS141 دارای کاتد (الکترود کاری) و آند (الکترود مقابل) هستند که در الکترولیت غوطهور شدهاند.
- غشای سنسور مانع از نفوذ آلایندهها و خروج الکترولیت میشود.
- این سنسورها برای اندازهگیری کلر آزاد استفاده میشوند و امکان جبران pH نیز وجود دارد.
- برای کالیبراسیون، مقدار کلر آزاد باید با روش DPD و استفاده از فتومتر و معرفهای مربوطه تعیین شود.
عوامل مؤثر بر اندازهگیری کلر
The Influences on Chlorine Measurement
- مقدار pH:
- سنسور CCS140 برای pH بالاتر از 8.0 مناسب نیست.
- سنسور CCS141 برای pH بالاتر از 8.2 مناسب نیست.
- جریان سیال
- دما
شرایط نصب – نصب در مجموعه عبوری CCA250
Installation Conditions – Installation in Flow Assembly CCA250
- مجموعه CCA250 برای نصب در محل طراحی شده است.
- امکان نصب سنسور کلر، الکترود pH و ORP وجود دارد.
- شیر سوزنی جریان را بین 30 تا 120 لیتر بر ساعت (7.9 تا 31.7 گالن بر ساعت) تنظیم میکند.
- فشار برگشتی نباید از 1 بار (14.5 psi) بیشتر شود و باید ثابت بماند.
- از ایجاد فشار منفی در محل اندازهگیری (مانند برگشت آب به سمت مکش پمپ) باید جلوگیری شود.
عملیات و نگهداری – اندازهگیری مرجع طبق روش DPD
Operation and Maintenance – Reference Measurement According to the DPD Method
- برای کالیبراسیون، باید از روش رنگسنجی DPD استفاده شود.
- کلر آزاد با دیاتیلپفنیلندیآمین (DPD) واکنش داده و رنگ قرمز تولید میکند.
- شدت رنگ قرمز متناسب با غلظت کلر است.
- روشهای بصری با مقایسهگرها دقیق نیستند؛ فتومترهای میکروپروسسوری مانند CCM182 توصیه میشوند.
- روش DPD فقط برای کلر آزاد نیست؛ سایر اکسیدکنندهها نیز ثبت میشوند (مطابق DIN38408، بخش 5).
- در صورت استفاده از ترکیبات آلی کلر، روش DPD مقدار بیشتری نسبت به مقدار واقعی نشان میدهد (مطابق DIN38408، بخش 4).
کالیبراسیون سنسورهای CCS140/141
Calibration (CCS140/141)
- کالیبراسیون با اندازهگیری مقایسهای رنگسنجی طبق روش DPD انجام میشود.
- قرصهای DPD شماره 1 برای اندازهگیری کلر آزاد مناسب هستند.
کالیبراسیون بر اساس مقدار pH
Calibration According to the pH Value
- در pH بین 4 تا 6 فقط کلر فعال وجود دارد → مقدار کلر فعال = مقدار کلر آزاد
- در روش DPD شماره 1، آب در pH=6.3 بافر میشود → مستقل از pH
- در pH بین 6 تا 8، مقدار HOCl کاهش و مقدار ClO⁻ افزایش مییابد → بدون جبران pH، مقدار نمایشدادهشده کمتر از مقدار واقعی خواهد بود
- برای نمایش کلر آزاد → جبران pH لازم است
- برای نمایش کلر فعال → فقط اندازهگیری pH و استفاده از جدول تبدیل کافی است
نگهداری سنسورهای کلر
Maintenance of Chlorine Sensors
- بررسی ماهانه عملکرد سنسور
- کالیبراسیون مجدد در صورت نیاز
- در صورت آلودگی غشا:
- خارج کردن سلول اندازهگیری
- شستشو با آب یا اسید کلریدریک 1 تا 10٪ (بدون افزودنی شیمیایی)
- تعویض غشای آسیبدیده
- تعویض الکترولیت هر فصل یا هر 12 ماه (مطابق BA058C/07/en فصل 5.3)
نگهداری سنسورهای pH/ORP نسخه EP
Maintenance of pH/ORP Sensors (Version EP)
- بررسی کابلها برای رطوبت
- در صورت نمایش ثابت pH=7 یا عدم نمایش، بررسی موارد زیر:
- سر سنسور
- کانکتور سنسور
- کابل اندازهگیری pH
- جعبه اتصال
- کابل افزایش طول
⚠️ اگر کابل مرطوب باشد باید تعویض شود.
- تست با دستگاه اندازهگیری عایق با ولتاژ 1000 VDC → مقاومت باید بیشتر از 100 GΩ باشد
تست و شبیهسازی – سنسورهای کلر
Test and Simulation – Chlorine Sensors
- سنسورهای کلر طبق اصل آمپرومتریک کار میکنند و جریان مستقیم بسیار ضعیفی تولید میکنند.
- شبیهسازی با منبع DC امکانپذیر است اما حساسیت بالا دارد.
- خطوط باید شیلد شده و شبیهساز زمین شده باشد.
| سنسور | مقدار شیب معمولی |
|---|---|
| CCS140 | ≈ 25 nA/mg Cl/l |
| CCS141 | ≈ 80 nA/mg Cl/l |
| CCS240 | ≈ 100 nA/mg ClO₂/l |
| CCS241 | ≈ 350 nA/mg ClO₂/l |
اندازهگیری دما
Temperature Measurement
- ترانسمیتر از سنسور NTC داخلی سنسور کلر برای اندازهگیری دما استفاده میکند.
- اتصال دو سیمه کافی است.
- شبیهسازی با مقاومت دهدهی انجام میشود.
| دما | مقدار شبیهسازی NTC |
|---|---|
| 0°C | 29.490 kΩ |
| 10°C | 18.787 kΩ |
| 20°C | 12.268 kΩ |
| 25°C | 10.000 kΩ |
| 30°C | 8.197 kΩ |
| 40°C | 5.594 kΩ |
پایش جریان
Flow Monitoring
- مجموعه عبوری CCA250 دارای سوئیچ مجاورت اختیاری برای هشدار در شرایط جریان کم است.
- برای جزئیات بیشتر به دستورالعملهای سیستم اندازهگیری مراجعه شود.
دسترسپذیری تجهیزات و قطعات یدکی
Instrument and Spare Parts Availability
- نسل جدید ترانسمیتر CCM223/253 جایگزین مدلهای متوقفشده CCM221/252 شدهاند.
