Sensore di ossigeno disciolto ottico (luminescenza)

Principio di misura

Il sensore LDO usa un cappuccio sensibile contenente un complesso luminescente (tipicamente rutenio o platino-porfirina) immobilizzato in matrice polimerica. Un LED blu eccita il fluoroforo che emette luce rossa con un certo tempo di decadimento. L'ossigeno presente nell'acqua estingue (quenching) la luminescenza riducendone vita media e intensità: la misura del decadimento (modulazione di fase) è proporzionale alla concentrazione di O2.

Rispetto ai vecchi sensori di Clark a membrana (elettrochimici), gli LDO non consumano ossigeno, non richiedono ricondizionamento, non hanno elettrolita e non risentono del flusso.

Range tipico

Acque potabili: 7-10 mg/L. Acque superficiali pulite: 8-12 mg/L (alta saturazione). Reflui in vasca aerata: 1-3 mg/L (target di processo per nitrificazione). Acque ipossiche e fanghi anaerobici: < 0,5 mg/L. Acque caldaia e cicli vapore: < 10 microg/L (richiede sensore specifico in tracce).

Calibrazione

La taratura tipica si esegue in aria satura di umidità: si rimuove il sensore dall'acqua, lo si lascia in un becher con poca acqua per qualche minuto e si imposta il valore di saturazione (100% aria) corrispondente a circa 8,3 mg/L a 25 gradi Celsius e 1013 hPa. Per misure critiche si usa anche il punto zero in soluzione di solfito di sodio. ISO 15839 e ISO 17289 (sensore ottico) sono i riferimenti per le prestazioni; il metodo chimico di riferimento è quello di Winkler (ISO 5813).

Manutenzione e drift

Il cappuccio sensibile è un consumabile da sostituire secondo le indicazioni del costruttore. Tra i sensori on-line è uno dei più stabili, se il cappuccio è integro. Pulizia periodica per evitare biofouling sull'ottica.

Quando usarlo

Controllo aerazione vasche biologiche di depurazione (l'aerazione è di solito la voce principale del consumo energetico di un depuratore), monitoraggio acque superficiali ai fini ambientali, controllo qualità acquacoltura, monitoraggio cicli di lavaggio CIP nel settore alimentare.

Confronto con metodo normato di laboratorio

ISO 5814 (sensore elettrochimico) e ISO 17289 (sensore ottico) sono i riferimenti ISO; in alternativa Winkler (ISO 5813). La temperatura va sempre registrata insieme.

Integrazione SCADA / IoT

Modbus, 4-20 mA, Profibus, HART. Su impianti di depurazione il sensore di ossigeno è l'ingresso principale dei regolatori PID delle soffianti.

Limiti

I sensori LDO costano più dei vecchi Clark; il cappuccio è un consumabile. In presenza di solventi organici aggressivi (acetone) la matrice polimerica può essere danneggiata. Non misura ossigeno in fase gassosa.