Измерение электропроводности воды
Электропроводностью воды называется её способность пропускать электрический ток, которая выражена в числовой форме. В таком случае вода является раствором электролитов, а значит, обладает характерным сопротивлением, значение которого прямо пропорционально расстоянию между электродами и обратно пропорционально площади этих электродов S, которые опущены в раствор. То есть:
Основной единицей измерения сопротивления является Ом, а электропроводность – есть величина обратная сопротивлению. Ее единицей измерения служит Сименс (СМ).
Для того чтобы измерить электропроводность воды используют специальные приборы – кондуктометры. Принцип действия такого устройства основан на прямой зависимости электропроводности воды от количества соединений, растворенных в этой воде. На сегодняшний день, благодаря широкому спектру оборудования можно легко измерить проводимость как сверхчистой воды, обладающей очень низкой проводимостью, так и насыщенной химическими соединениями с высоким уровнем проводимости.
Состав минеральных веществ, находящихся в воде, а также соотношения между ними, могут оказывать влияние на показатель электропроводности. В основе своей, минеральная часть воды состоит из ионов натрия (Na+), кальция (Ca2+), калия (K+), хлора (Cl-), гидрокарбоната (HCO3-) и сульфата (SO42-). Электропроводимость природных вод обуславливается именно этими ионами
Погрешности измерения могут возникать из-за различающейся удельной электропроводности растворов различных солей, из-за повышения электропроводности при увеличении температуры. Тем не менее, современный уровень кондуктометров позволяет минимизировать эти погрешности, поскольку возможные зависимости заранее рассчитаны и занесены в память устройств.
Измерение электролитической проводимости
Удельная проводимость (или удельная электролитическая проводимость) определяется, как способность вещества проводить электрический ток. Это величина, обратная удельному сопротивлению. При химическом очищении воды очень важно измерить удельную проводимость воды, зависящую от растворенных в воде ионных соединений. Удельная проводимость легко может быть измерена электронными приборами. Широкий спектр соответствующего оборудования позволяет сейчас измерять проводимость практически любой воды, от сверхчистой (очень низкая проводимость) до насыщенной химическими соединениями (высокая проводимость).
Основная единица измерения сопротивления — Ом. Удельная проводимость — величина обратная сопротивлению, она измеряется в Сименсах, ранее назывшихся mho. Применительно к сыпучим веществам удобнее говорить об особой проводимости, обычно называемой удельной проводимостью. Удельная проводимость — это проводимость, измеренная между противоположными сторонами куба вещества со стороной 1 см. Единицей данного типа измерений является Сименс/см. При измерении проводимости воды чаще используются более точные мкС/см (микросименс) и мС/см (миллисименс). Соответствующие единицы измерения сопротивления (или удельного сопротивления) — Ом/см, МегаОм/см и килоОм/см. При измерении сверхчистой воды чаще используют МегаОм/см, так как это дает более точные результаты.
Что такое удельная электропроводимость
Единицы проводимости
Удельная проводимость некоторых растворов 1000 мг. в л.:
| Состав | мкСм/см @ 25 C° | мСм/см |
| Бикарбонат натрия | 870 | 0,87 |
| Сульфат натрия | 1300 | 1,30 |
| Хлорид натрия | 1990 | 1,99 |
| Карбонат натрия | 1600 | 1,60 |
| Гидроксид натрия | 5820 | 5,82 |
| Гидроксид аммония | 189 | 0,19 |
| Соляная кислота | 11000 | 11,10 |
| Фтористоводородная кислота | 2420 | 2,42 |
| Азотная кислота | 6380 | 6,38 |
| Фосфорная кислота | 2250 | 2,25 |
| Серная кислота | 6350 | 6,35 |
Электропроводность
Определение: физическая величина, которая показывает способность жидкой среды проводить электричество. Имеет обратное значение такой величине, как сопротивление, единица измерения которой – Ом.
Описание
Как и многие другие жидкости, вода способна проводить электрический ток. Причем через нее можно пропускать как постоянный, так и переменный тип. Однако эффективность этого процесса не является постоянной и меняется в зависимости от внешних факторов.
Собственно, электропроводность и является величиной, которая позволяет установить для проводимости воды количественный показатель. На нее влияет содержание в воде заряженных ионов (положительных катионов и отрицательных анионов). К анионам относятся составные части карбонатов, щелочей и солей металлов (чаще всего представлены хлоридами и сульфатами).
Величина электропроводности имеет прямую зависимость с концентрацией в воде солей и минералов. Чем выше степень минерализации, тем больше электропроводность. Дистиллированная же вода не содержит примесей, поэтому ее электропроводность минимальна или же отсутствует вовсе. Эту особенность полезно знать в повседневной жизни, чтобы оценить опасность от контакта источника тока с водной средой.
Влияющие факторы
Большинство свойств водной среды определяются находящимися в ней растворенными веществами, в основном неорганическими соединениями. Они же влияют на электропроводность, однако исследуемая величина зависит и от других факторов, описанных ниже.
- Минерализация, или концентрация примесей. Чем выше, тем лучше проводимость
- Качественный состав ионных примесей. Каждый элемент оказывает свое влияние на проводимость воды. Наиболее сильными являются те вещества, которые провоцируют повышение жесткости воды – кальций, калий, натрий, хлор и кислотные группы. Другие вещества, такие как марганец, алюминий или железо, в природных концентрациях не приводят к значительному изменению показателя. Разумеется, при значительном их содержании электропроводность все же значительно возрастает
- Температура. Как известно, температура является показателем скорости движения элементарных частиц. Чем она выше, тем быстрее двигаются ионы при меньшей вязкости жидкости. Это способствует росту проводимости, который происходит, пока температура не достигнет определенного порога. После него быстрое движение ионов приводит к повышению сопротивления и, следовательно, снижению электропроводности
Определение
Для определения величины электропроводности воды требуется лабораторный анализ. Исследования проводятся на высокочувствительных приборах, которые точно способны отследить малейшие колебания показателя. При проведении анализа используются унифицированные методы.
Для удобства определения проводимости воды используется не первоначальная единица, а ее производная – микросименс, который является одной десятитысячной сименса. Это позволяет фиксировать электропроводность с максимальной точностью.
Для проведения исследований применяется электрометрия. Прибор для анализа оборудован нержавеющими электродами. При измерениях обязательно фиксируется температура образца, чтобы убедиться, что она не влияет на результат исследований. Усложненные версии приборов обладают температурной компенсацией, которая выдает результаты с поправкой на этот показатель.
Важность величины
Одна из возможностей электропроводности – возможность дать приблизительную оценку минерализации водного состава. Однако, как говорилось выше, минерализация – это лишь один из трех параметров, которые влияют на проводимость водной среды. В продаже распространены приборы, трансформирующие показатель электропроводности в минерализацию, однако они не являются точными. Такие измерения должны проводиться в лабораториях.
Нормирование
Согласно российским нормативным документам (СанПиНам и постановлениям Правительства), электропроводность воды для питьевых и сточных образцов непосредственно не нормируется. Однако такой параметр присутствует в странах ЕС – ПДК составляет 2500 мкСм/см.
Однако обратить внимание на электропроводность все же стоит из-за ее зависимости с минерализацией. При высоком уровне проводимости лучше провести дополнительное исследование, чтобы установить количественный и качественный состав присутствующих минералов. Это особенно важно для технического использования, чтобы избежать повреждения нагревательных элементов в бытовых приборах.
Снижение электропроводности
Наиболее очевидный способ снизить проводимость воды – провести деминерализацию. Для этого подходят такие методы:
- Обратный осмос
- Электрическая деионизация
- Ионный обмен
О компании
за 5 минут
Единицей измерения величины проводимости является
Удельная электрическая проводимость (удельная электропроводность) — количественная характеристика способности воды проводить электрический ток. Это величина, обратная электрическому сопротивлению воды при температуре 25°С, находящейся между двумя электродами с поверхностью 1 см2, расстояние между которыми равно 1 см. Единица удельной электрической проводимости — Сименс на 1 м (См/м). Для воды в качестве единицы измерения используют производные величины — миллиСимменс на 1 м (мСм/м) или микроСименс на 1 см (мкСм/см).
В большинстве случаев удельная электрическая проводимость является приблизительной характеристикой концентрации в воде неорганических электролитов — катионов Na+, K+, Са2+, Mg2+ и анионов Сlˉ, SO42-, HCO3-. Присутствие других ионов, например Fe(II), Fe(III), Mn(II), NO3-, НРО42- обычно мало сказывается на величине удельной электрической проводимости, так как эти ионы редко встречаются в воде в значительных количествах. Водородные и гидроксильные ионы в диапазоне их обычных концентраций в поверхностных водах суши на удельную электрическую проводимость практически не влияют. Столь же мало и влияние растворенных газов.
Удельная электрическая проводимость воды зависит в основном от их минерализации и обычно колеблется в пределах от 50 до 10000 мкСм/см.
Измерение удельной электрической проводимости осуществляется — кондуктометрическим методом, с помощью прибора кондуктометра. Кондуктометр позволяет оценить качество воды и определить, в каких областях ее можно применять. Кондуктометры бывают промышленными и бытовыми. Первые отличаются точностью показателей и большей функциональностью. Бытовой прибор обычно бывает без дополнительных функций и может давать результат с небольшой погрешностью, которая не имеет существенного значения для качества употребляемой питьевой воды.
Затруднения, возникающие при оценке суммарного содержания минеральных веществ по удельной электропроводности связаны с:
- неодинаковой удельной электропроводимостью растворов различных солей;
- повышением электропроводимости с увеличением температуры.
Влияние электропроводности воды на здоровье человека:
Вода, в которой содержатся растворенные соли и минеральные вещества, обеспечивает правильное функционирование нервной системы человека, позволяет быстрее передавать импульсы, которые отвечают за выполнение мышечных функций. Чем выше электропроводность, тем меньше энергии потребуется затратить организму для передачи импульса. Вода с повышенной минерализацией и высокой электропроводностью является полезной для здоровья: она улучшает общее самочувствие и дает прилив сил.
Удельная электропроводность в промышленности:
В отдельных отраслях применяются исключительно жесткие требования к качеству водоподготовки. В частности, в энергетике, микроэлектронике и фармацевтике одним из важнейших показателей является электропроводность воды. Способность специально подготовленной жидкости проводить ток и величина удельного сопротивления сказывается на эффективности некоторых технологических процессов.
Для снижения удельной электропроводности используются следующие методы очистки:
Обратный осмос — суть метода состоит в использовании полупроницаемых мембран для получения пермеата высокой очистки. В процессе обратного осмоса проводимость воды существенно уменьшается по причине ее глубокой деминерализации. Современные промышленные установки обратного осмоса отделяют до 99,9 % всех примесей, в том числе и солей жесткости. Такие системы отличаются производительностью до 1000 л/ч. Показатели электропроводности осмотической воды в зависимости от модели используемой установки колеблется в пределах от 0,1 до 5 мкСм/см. Пермеат без дополнительной обработки относиться к первой степени очистки, и может использоваться в медицине, фармацевтике и других высокотехнологичных отраслях промышленного производства. Обратноосмотические установки в настоящее время являются основными источниками очищенной воды.
Электродеионизация — в настоящее время разрабатываются и внедряются технологии глубокой очистки жидкостей от солей. Необходимые физические свойства воды, в том числе электропроводность на уровне 0,055 мкСм/см.
Ионный обмен — Для ускорения процесса в камеру закладывается состав из специальных высокомолекулярных смол, состоящих из катионитов и анионитов. Полимеры имеют пористую структуру и поглощают заряженные частицы и замещают их.
Очищенная вода после выше указанных методов очистки обладает крайне низкой электропроводимостью, что позволяет ее использовать в фармацевтической отрасли, производства лакокрасочных изделий, в качестве питательной воды на предприятиях теплоэнергетики итд.