Определение электропроводности воды гост. Электропроводность воды, или что такое кондуктометрия
МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ
РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
ФЕДЕРАЛЬНОЕ АГЕНТСТВО ПО ОБРАЗОВАНИЮ
Государственное образовательное учреждение
«КАЗАНСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ»
ОПРЕДЕЛЕНИЕ УДЕЛЬНОЙ ЭЛЕКТРОПРОВОДНОСТИ ВОДЫ С ПОМОЩЬЮ КОНДУКТОМЕТРА PWT Hanna Instruments
Лабораторная работа по курсу
(4 часа)
«Экологический аудит в энергетике
и промышленности»
Казань
2010 г.
Определение удельной электропроводности воды с помощью кондуктометра PWT Hanna Instruments
Цель работы
1. Познакомиться с устройством и принципом работы кондуктометра PWT Hanna Instruments.
2. Научиться определять электропроводность воды методом кондуктометрии, с помощью кондуктометра PWT Hanna Instruments.
3. Познакомиться с устройством и принципом работы дистиллятора и бидистиллятора, изучить изменение электропроводности воды до и после дистилляции.
Рабочее задание
1. Познакомьтесь с принципом работы кондуктометра PWT Hanna Instruments;
2. Познакомиться с устройством и принципом работы дистиллятора;
3. Провидите измерение электропроводности воды до и после дистилляции;
4. Опишите ход работы;
5. Оформите протокол результатов измерений;
6. Ответьте на контрольные вопросы.
Оборудование и реактивы
1. кондуктометр PWT Hanna Instruments;
2. дистиллятор;
3. бидистиллятор;
4. химические стаканы емкостью 150-200мл.
Теоретическая часть
Общие сведения
Электропроводность - это способность водного раствора проводить электрический ток, выраженная в числовой форме. Электропроводность природной воды зависит от степени минерализации (концентрации растворенных минеральных солей) и температуры. Поэтому по величине электрической проводимости воды можно судить о степени минерализации воды. Природная вода представляет собой раствор смесей сильных и слабых электролитов. Минеральная часть воды состоит из ионов натрия (Na+), калия (K+), кальция (Ca2+), хлора (Cl-), сульфата (SO42-), гидрокарбоната (HCO3-). Именно эти ионы и обуславливают электропроводность природных вод. Электропроводность зависит от: концентрации ионов, природы ионов, температуры раствора, вязкости раствора.
Чистая вода в результате ее собственной диссоциации имеет удельную электрическую проводимость при 25 С равную 5,483 мкСм/м.
Способы измерения электропроводности воды
Для определения величины электропроводности воды обычно применяют кондуктометрический метод.
Кондутометрия - (от англ. conductivity - электропроводность и греч. metreo - измеряю), электрохимический метод анализа растворов химических веществ и природных вод, основанный на измерении их электропроводности. Принципом кондуктометрического анализа является изменение химического состава среды или концентрации определённого вещества в межэлектронном пространстве. К достоинствам кондуктометрии относят: высокую чувствительность, достаточно высокую точность, простоту методик, доступность аппаратуры, возможность исследования окрашенных и мутных растворов, а также автоматизации анализа. Для измерения электропроводности водных растворов, расплавов, коллоидных систем используется специальный прибор – кондуктометр .
Области применения кондуктометрии
Кондуктометры применяются для контроля УЭП жидких сред в технологических процессах химических, нефтехимических производств, объектах энергетики (ТЭЦ, АЭС), где электрические свойства жидкостей характеризуют качество продукции.
Оценка качества дистиллированной воды по удельной электропроводности является хрестоматийной операцией. Дистиллированная вода должна обладать электропроводностью не более 10-6 сим (ом-1 ).
Описание кондуктометра PWT Hanna Instruments
Кондуктометр PWT Hanna Instruments - прибор, предназначенный для проведения экспресс-определния удельной электропроводности воды. Может быть использован как в лабораториях, так и в полевых условиях. Основные особенности прибора: ручная калибровка по одной точке, автоматическая термокомпенсация. Измерения электропроводности проводится с помощью кондуктометра ОК-102, позволяющего сразу определять величины удельной электропроводности в сименсах.
Вода питьевая" href="/text/category/voda_pitmzevaya/" rel="bookmark">очищенная вода от растворённых в ней минеральных солей, органических веществ, аммиака , двуокиси углерода и других примесей. Получают перегонкой в специальных аппаратах - дистилляторах.
В данной лабораторной работе для получения дистиллированной воды используется дистиллятор ДЭ-4 и бидистиллятор PURATOR-MONO.
Ход работы
Налейте воду из под крана в химический стакан емкостью 150-200 мл. Включите кондуктометр и помести его в исследуемый объем, результат измерений занести в протокол.
Налейте воду, полученную с помощью дистиллятора ДЭ-4 в химический стакан емкостью 150-200 мл. Включите кондуктометр и помести его в исследуемый объем, результат измерений занести в протокол. Повторите операцию с водой полученной с помощью бидистиллятора.
Протокол измерений
Контрольные вопросы
1. От чего зависит показатель электропроводности воды?
2. Какие методы определения удельной электропроводности воды Вам известны?
3. Какой прибор используется для определения удельной электропроводности воды?
5. Назовите область применения кондуктометрии.
6. Как получают дистиллированную воду?
Способность одного кубического сантиметра вещества проводить определенный электрический заряд называется удельной электрической проводимостью, или удельной электропроводностью, этого вещества. Электропроводность - явление обратное электрическому сопротивлению и измеряется единицами, называемыми мо. (Это слово представляет собой обратное написание единицы сопротивления ом.) Поскольку мо - слишком большая единица для измерения электропроводности пресной воды и подземных вод, для этой цели используют миллионные доли мо, микромо.
Рис. 3.7. Диаграмма Стиффа для изображения состава воды в продольных координатах.
Рис. 3.8. График с двумя координатными осями, показывающий общую минерализацию и содержание хлоридов в подземных водах. Представлены результаты 100 анализов, взятых из различных работ. Видно, что по мере увеличения минерализации большинства подземных вод содержание NaCl в них увеличивается.
Рис. 3.9. Трехлинейная диаграмма, предложенная Пайпером. Показана химическая характеристика морской воды (А) и питьевой подземной воды (В) в процент-эквивалентах. Результаты каждого анализа представлены тремя точками: двумя на треугольных полях и одной на суммирующем поле-ромбе.
Удельная электрическая проводимость воды зависит от температуры, характера ионов и их концентрации (рис. 3.10). Обычно удельная электрическая проводимость воды дается для 25° С, так что она зависит только от концентрации и характера растворенных компонентов. Поскольку удельная электрическая проводимость измеряется очень быстро, по ней можно легко определить химический состав воды.
Среди распространенных типов природных вод при данной общей минерализации воды, содержащие бикарбонат и сульфат кальция, обычно имеют самую низкую проводимость, а воды, содержащие хлористый натрий, обладают наибольшей проводимостью. Общую минерализацию пресной воды в частях на миллион можно приблизительно определить, если величину ее удельной электрической проводимости в микромо умножить на 0,7. Однако наблюдается более точная зависимость между формой выражения минерализации воды в экв/млн и ее электропроводностью, выраженной в микромо. Для почти чистой воды, если разделить величину удельной электрической проводимости на 100, получим общую минерализацию воды в эквивалентах на 1 млн. с точностью до 5%. Для воды с минерализацией от 1 до 10 экв/млн точность полученной величины составляет около 15%. Логан считает, что обшая минерализация воды В, выраженная в эквивалентах на 1 млн., и ее удельная электрическая проводимость С связаны следующими эмпирическими зависимостями:
С = 100 В, (3.2)
когда В < 1;
С= 12,27 + 86,38 В + 0,835 В2, (3.3)
когда В = 1 - 3;
C = B(95,5-5,54 lg B), (3.4)
когда В = 3 - 10;
С = 90 В, (3.5)
когда В > 10 с преобладанием аниона НСО-3;
С = 123 В, 0,939 (3.6)
когда В>10 с пресблгданием анисна Сl-;
С = 101 В, 0,949 (3.7)
когда В > 10 с преобладанием аниона SO2-4
Рис. 3.10. Удельная электрическая проводимость водных растворов различных соединений. Влияние температуры на удельную электрическую проводимость воды особенно видно на примере, содержания NaCl.
Поскольку сумма эквивалентов анионов обычно несколько отличается от суммы эквивалентов катионов, величина В принимается как средняя из этих сумм. Приведенные зависимости верны только для значений В менее 1000 экв/млн.
Чистая вода имеет удельную электрическую проводимость 0,055 микромо при 25° G, лабораторная дистиллированная вода - от 0,5 до 5, дождевая обычно - от 5 до 30, подземная вода, годная для питья,- от 30 до 2000, океаническая - от 45 000 до 55 000, рассолы нефтяных месторождений - более 100 000 микромо.
Нормы качества питьевой воды СанПиН 2.1.4.1074-01. Питьевая вода. (ВОЗ, ЕС, USEPA).питьевой воды, расфасованной в емкости (по СанПиН 2.1.4.1116 - 02), показателей водок (по ПТР 10-12292-99 с изменениями 1,2,3), воды для производства пива и безалкогольной продукции, сетевой и подпиточной воды водогрейных котлов (по РД 24.031.120-91), питательной воды для котлов (по ГОСТ 20995-75), дистиллированной воды (по ГОСТ 6709-96), воды для электронной техники (по ОСТ 11.029.003-80, ASTM D-5127-90), для гальванических производств (по ГОСТ 9.314-90), для гемодиализа (по ГОСТ 52556-2006), воды очищенной (по ФС 42-2619-97 и EP IV 2002), воды для инъекций (по ФС 42-2620-97 и EP IV 2002), воды для полива тепличных культур.
В данном разделе приведены основные показатели нормативов качества воды для различных производств.
Вполне достоверные данные отличной и уважаемой компании в области водоочистки и водоподготовки "Альтир" из Владимира
| Показатели | СанПиН2.1.4.1074-01 | ВОЗ | USEPA | ЕС | |||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| Ед. измерения | Нормативы ПДК, не более | Показатель вредности | Класс опасности | ||||
| Водородный показатель | ед. рН | в пределах 6-9 | - | - | - | 6,5-8,5 | 6,5-8,5 |
| Общая минерализация(сухой остаток) | мг/л | 1000 (1500) | - | - | 1000 | 500 | 1500 |
| Жесткость общая | мг-экв/л | 7,0 (10) | - | - | - | - | 1,2 |
| Окисляемость перманганатная | мг О2/л | 5,0 | - | - | - | - | 5,0 |
| Нефтепродукты, суммарно | мг/л | 0,1 | - | - | - | - | - |
| Поверхностно-активныевещества (ПАВ),анионоактивные | мг/л | 0,5 | - | - | - | - | - |
| Фенольный индекс | мг/л | 0,25 | - | - | - | - | - |
| Щелочность | мг НСО3-/л | 0,25 | - | - | - | - | 30 |
| Неорганические вещества | |||||||
| Алюминий (Al 3+) | мг/л | 0,5 | с.-т. | 2 | 0,2 | 0,2 | 0,2 |
| Азот аммонийный | мг/л | 2,0 | с.-т. | 3 | 1,5 | - | 0,5 |
| Асбест | милл.во-локон/л | - | - | - | - | 7,0 | - |
| Барий (Ва 2+) | мг/л | 0,1 | с.-т. | 2 | 0,7 | 2,0 | 0,1 |
| Берилий(Ве 2+) | мг/л | 0,0002 | с.-т. | 1 | - | 0,004 | - |
| Бор (В, суммарно) | мг/л | 0,5 | с.-т. | 2 | 0,3 | - | 1,0 |
| Ванадий (V) | мг/л | 0,1 | с.-т. | 3 | 0,1 | - | - |
| Висмут (Bi) | мг/л | 0,1 | с.-т. | 2 | 0,1 | - | - |
| Железо (Fe,суммарно) | мг/л | 0,3 (1,0) | орг. | 3 | 0,3 | 0,3 | 0,2 |
| Кадмий (Cd,суммарно) | мг/л | 0,001 | с.-т. | 2 | 0,003 | 0,005 | 0,005 |
| Калий (К+) | мг/л | - | - | - | - | - | 12,0 |
| Кальций (Са 2+) | мг/л | - | - | - | - | - | 100,0 |
| Кобальт (Со) | мг/л | 0,1 | с.-т. | 2 | - | - | - |
| Кремний (Si) | мг/л | 10,0 | с.-т. | 2 | - | - | - |
| Магний (Mg 2+) | мг/л | - | с.-т. | - | - | - | 50,0 |
| Марганец (Mn,суммарно) | мг/л | 0,1 (0,5) | орг. | 3 | 0,5 (0,1) | 0,05 | 0,05 |
| Медь (Сu, суммарно) | мг/л | 1,0 | орг. | 3 | 2,0 (1,0) | 1,0-1,3 | 2,0 |
| Молибден (Мо,суммарно) | мг/л | 0,25 | с.-т. | 2 | 0,07 | - | - |
| Мышьяк (As,суммарно) | мг/л | 0,05 | с.-т. | 2 | 0,01 | 0,05 | 0,01 |
| Никель (Ni,суммарно) | мг/л | 0,01 | с.-т. | 3 | - | - | - |
| Нитраты (поNO 3-) | мг/л | 45 | с.-т. | 3 | 50,0 | 44,0 | 50,0 |
| Нитриты (поNO 2-) | мг/л | 3,0 | - | 2 | 3,0 | 3,5 | 0,5 |
| Ртуть (Hg, суммарно) | мг/л | 0,0005 | с.-т. | 1 | 0,001 | 0,002 | 0,001 |
| Свинец (Pb,суммарно) | мг/л | 0,03 | с.-т. | 2 | 0,01 | 0,015 | 0,01 |
| Селен (Se, суммарно) | мг/л | 0,01 | с.-т. | 2 | 0,01 | 0,05 | 0,01 |
| Серебро (Ag+) | мг/л | 0,05 | - | 2 | - | 0,1 | 0,01 |
| Сероводород (H 2 S) | мг/л | 0,03 | орг. | 4 | 0,05 | - | - |
| Стронций (Sr 2+) | мг/л | 7,0 | орг. | 2 | - | - | - |
| Сульфаты (SO 4 2-) | мг/л | 500 | орг. | 4 | 250,0 | 250,0 | 250,0 |
| Фториды (F) для климатическихрайонов I и II | мг/л | 1,51,2 | с.-т | 22 | 1,5 | 2,0-4,0 | 1,5 |
| Хлориды (Cl-) | мг/л | 350 | орг. | 4 | 250,0 | 250,0 | 250,0 |
| Хром (Cr 3+) | мг/л | 0,5 | с.-т. | 3 | - | 0,1 (всего) | - |
| Хром (Cr 6+) | мг/л | 0,05 | с.-т. | 3 | 0,05 | 0,05 | |
| Цианиды (CN-) | мг/л | 0,035 | с.-т. | 2 | 0,07 | 0,2 | 0,05 |
| Цинк (Zn 2+) | мг/л | 5,0 | орг. | 3 | 3,0 | 5,0 | 5,0 |
с.-т. - санитарно-токсикологический
орг. - органолептический
Величина, указанная в скобках, во всех таблицах может быть установлена по указанию Главного государственного санитарного врача.
| Показатели | Единицы измерения | Нормативы |
|---|---|---|
| Термотолерантные колиформные бактерии | Число бактерий в 100 мл | Отсутствие |
| Общие колиформные бактерии | Число бактерий в 100 мл | Отсутствие |
| Общее микробное число | Число образующих колонии бактерий в 1 мл | Не более 50 |
| Колифаги | Число бляшкообразующих единиц (БОЕ) в 100 мл | Отсутствие |
| Споры сульфоредуцирующих клостридий | Число спор в 20 мл | Отсутствие |
| Цисты лямблий | Число цист в 50 мл | Отсутствие |
| СанПиН 2.1.4.1116 - 02 Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды, расфасованной в емкости. Контроль качества. | |||
|---|---|---|---|
| Показатель | Ед. изм. | высшая категория | Первая категория |
| Запах при 20 град. С | балл | отсутствие | отсутствие |
| Запах при 60 град. С | балл | 0 | 1,0 |
| Цветность | градус | 5,0 | 5,0 |
| Мутность | мг/л | < 0,5 | < 1,0 |
| рН | ед. | 6,5 - 8,5 | 6,5 - 8,5 |
| Сухой остаток | мг/л | 200 - 500 | 1000 |
| Перманганатная окисляемость | мгО 2 /л | 2,0 | 3,0 |
| Общая жесткость | мг-экв/л | 1,5 - 7,0 | 7,0 |
| Железо | мг/л | 0,3 | 0,3 |
| Марганец | мг/л | 0,05 | 0,05 |
| Натрий | мг/л | 20,0 | 200 |
| Бикарбонаты | мг-экв/л | 30 - 400 | 400 |
| Сульфаты | мг/л | < 150 | < 250 |
| Хлориды | мг/л | < 150 | < 250 |
| Нитраты | мг/л | < 5 | < 20 |
| Нитриты | мг/л | 0,005 | 0,5 |
| Фториды | мг/л | 0,6-1,2 | 1,5 |
| Нефтепродукты | мг/л | 0,01 | 0,05 |
| Аммиак | мг/л | 0,05 | 0,1 |
| Сероводород | мг/л | 0,003 | 0,003 |
| Кремний | мг/л | 10,0 | 10,0 |
| Бор | мг/л | 0,3 | 0,5 |
| Свинец | мг/л | 0,005 | 0,01 |
| Кадмий | мг/л | 0,001 | 0,001 |
| Никель | мг/л | 0,02 | 0,02 |
| Ртуть | мг/л | 0,0002 | 0,0005 |
| Данные санитарные правила не распространяются на минеральные воды (лечебные, лечебно - столовые, столовые). | |||
3. Оптимальное значение физико-химических и микроэлементных показателей водок (по ПТР 10-12292-99 с изменениями 1,2,3)
| Нормируемые показатели | Для технологической воды с жесткостью, моль/м 3 (максимально допустимая величина) | ||||
|---|---|---|---|---|---|
| 0-0,02 | 0,21-0,40 | 0,41-0,60 | 0,61-0,80 | 0,81-1,00 | |
| Щелочность, объем соляной кислоты концентрации с (HCl) =0,1 моль/дм 3 , израсходованной на титрование 100 см 3 воды, см 3 Водородный показатель (рН) |
2,5 | 1,5 | 1,0 | 0,4 | 0,3 |
| Массовая концентрация, мг/дм 3 - кальция - магния - железа - сульфатов - хлоридов - кремния - гидрокарбонатов - натрия+калия - марганца - алюминия - меди - фосфатов - нитратов |
1,6 0,5 0,15 18,0 18,0 3,0 75 60 0,06 0,10 0,10 0,10 2,5 |
4,0 1,0 0,12 15,0 15,0 2,5 60 50 0,06 0,06 0,06 0,10 2,5 |
5,0 1,5 0,10 12,0 12,0 2,0 40 50 0,06 0,06 0,06 0,10 2,5 |
4,0 1,2 0,04 15,0 9,0 1,2 25 25 0,06 0,06 0,06 0,10 2,5 |
5,0 1,5 0,02 6,0 6,0 0,6 15 12 0,06 0,06 0,06 0,10 2,5 |
| Нормируемые показатели | Минимально-допустимая величина |
|---|---|
| Жесткость, моль/м 3 | 0,01 |
| Щелочность, объем соляной кислоты концентрации с (HCl) =0,1 моль/дм 3 , израсходованной на титрование 100 см 3 воды, см 3 | 0 |
| Окисляемость, О 2 /дм 3 | 0,2 |
| Водородный показатель (рН) | 5,5 |
| Массовая концентрация, мг/дм 3 | |
| - кальция | 0,12 |
| - магния | 0,04 |
| - железа | 0,01 |
| - сульфатов | 2,0 |
| - хлоридов | 2,0 |
| - кремния | 0,2 |
| - гидрокарбонатов | 0 |
| Наименование | Требования по ТИ 10-5031536-73-10 к воде для производства: | |
|---|---|---|
| пива | безалкогольных напитков | |
| pH | 6-6,5 | 3-6 |
| Cl-, мг/л | 100-150 | 100-150 |
| SO 4 2- , мг/л | 100-150 | 100-150 |
| Mg 2+ , мг/л | следы | |
| Ca 2+ , мг/л | 40-80 | |
| K ++ Na + , мг/л | ||
| Щелочность, мг-экв/л | 0,5-1,5 | 1,0 |
| Сухой остаток, мг/л | 500 | 500 |
| Нитриты, мг/л | 0 | следы |
| Нитраты, мг/л | 10 | 10 |
| Фосфаты, мг/л | ||
| Алюминий, мг/л | 0,5 | 0,1 |
| Медь, мг/л | 0,5 | 1,0 |
| Силикаты, мг/л | 2,0 | 2,0 |
| Железо, мг/л | 0,1 | 0,2 |
| Марганец, мг/л | 0,1 | 0,1 |
| Окисляемость,мг O 2 /л | 2,0 | |
| Жесткость, мг-экв/л | < 4 | 0,7 |
| Мутность, мг/л | 1,0 | 1,0 |
| Цветность, град. | 10 | 10 |
| Система теплоснабжения | ||||||
|---|---|---|---|---|---|---|
| Показатель | открытая | закрытая | ||||
| Температура сетевой воды, ° С | ||||||
| 115 | 150 | 200 | 115 | 150 | 200 | |
| Прозрачность по шрифту, см, не менее | 40 | 40 | 40 | 30 | 30 | 30 |
| Карбонатная жесткость, мкг-экв/кг: | ||||||
| при рН не более 8,5 | 800/700 | 750/600 | 375/300 | 800/700 | 750/600 | 375/300 |
| при рН более 8,5 | Не допускается | |||||
| Содержание растворенного кислорода, мкг/кг | 50 | 30 | 20 | 50 | 30 | 20 |
| Содержание соединений железа (в пересчете на Fe), мкг/кг | 300 | 300/250 | 250/200 | 600/500 | 500/400 | 375/300 |
| Значение рН при 25 ° С | От 7,0 до 8,5 | От 7,0 до 11,0 | ||||
| Свободная углекислота, мг/кг | Должна отсутствовать или находиться в пределах, обеспечивающих поддержание рН не менее 7,0 | |||||
| Содержание нефтепродуктов, мг/кг | 1,0 | |||||
Примечания:
- В числителе указаны значения для котлов на твердом топливе, в знаменателе — на жидком и газообразном.
- Для тепловых сетей, в которых водогрейные котлы работают параллельно с бойлерами, имеющими латунные трубки, верхний предел рН сетевой воды не должен превышать 9,5.
- Содержание растворенного кислорода указано для сетевой воды; для подпиточной воды оно не должно превышать 50 мкг/кг.
| Наименование показателя | Норма для котлов абсолютным давлением, МПа (кгс/см 2) | ||
|---|---|---|---|
| до 1,4 (14) включительно | 2,4 (24) | 3,9 (40) | |
| Общая жесткость, мкмоль/дм 3 (мкг-экв/дм 3) | 15 * /20(15 * /20) | 10 * /15(10 * /15) | 5 * /10(5 * /10) |
| Содержание соединений железа (в пересчете на Fe), мкг/дм 3) | 300 Не нормируется | 100 * /200 | 50 * /100 |
| Содержание соединений меди (в пересчете на Сu), мкг/дм 3 | Не нормируется | 10 * Не нормируется | |
| Содержание растворенного кислорода, мкг/дм 3 | 30 * /50 | 20 * /50 | 20 * /30 |
| Значение рН (при t = 25 ° С) | 8,5-9,5 ** | ||
| Содержание нитритов (в пересчете на NO 2 -), мкг/дм 3 | Не нормируется | 20 | |
| Содержание нефтепродуктов, мг/дм 3 | 3 | 3 | 0,5 |
* В числителе указаны значения для котлов, работающих на жидком топливе при локальном тепловом потоке более 350 кВт/м 2 , а в знаменателе — для котлов, работающих на других видах топлива при локальном тепловом потоке до 350 кВт/м 2 включительно.
** При наличии в системе подготовки добавочной воды промышленных и отопительных котельных фазы предварительного известкования или содоизвесткования, а также при значениях карбонатной жесткости исходной воды более 3,5 мг-экв/дм 3 и при наличии одной из фаз водоподготовки (натрий—катионирования или аммоний—натрий—катионирования) допускается повышение верхнего предела значения рН до 10,5.
При эксплуатации вакуумных деаэраторов допускается снижение нижнего предела значения рН до 7,0.
| Наименование показателя | Норма |
|---|---|
| Массовая концентрация остатка после выпаривания, мг/дм 3 , не более | 5 |
| Массовая концентрация аммиака и аммонийных солей (NH 4), мг/дм 3 , не более | 0,02 |
| Массовая концентрация нитратов (NО 3), мг/дм 3 , не более | 0,2 |
| Массовая концентрация сульфатов (SO 4), мг/дм 3 , не более | 0,5 |
| Массовая концентрация хлоридов (Сl), мг/дм 3 , не более | 0,02 |
| Массовая концентрация алюминия (Аl), мг/дм 3 , не более | 0,05 |
| Массовая концентрация железа (Fe), мг/дм 3 , не более | 0,05 |
| Массовая концентрация кальция (Сa), мг/дм 3 , не более | 0,8 |
| Массовая концентрация меди (Сu), мг/дм 3 , не более | 0,02 |
| Массовая концентрация свинца (Рb), %, не более | 0,05 |
| Массовая концентрация цинка (Zn), мг/дм 3 , не более | 0,2 |
| Массовая концентрация веществ, восстанавливающих КМnО 4 (O), мг/дм 3 , не более | 0,08 |
| pH воды | 5,4 - 6,6 |
| Удельная электрическая проводимость при 20 ° С, Cименс/м, не более | 5*10 -4 |
| Параметры воды | Марка воды по ОСТ 11.029.003-80 | Марка воды по нормам ASTM D-5127-90 | |||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| А | Б | В | Е-1 | Е-2 | Е-3 | Е-4 | |
| Удельное сопротивление при температуре 20 0 С, МОм/см | 18 | 10 | 1 | 18 | 17,5 | 12 | 0,5 |
| Содержание органических веществ (окисляемость), мг О 2 /л, не более | 1,0 | 1,0 | 1,5 | ||||
| Общий органический углерод, мкг/л, не более | 25 | 50 | 300 | 1000 | |||
| Содержание кремниевой кислоты (в пересчете на SiO 3 -2), мг/л, не более | 0,01 | 0,05 | 0,2 | 0,005 | 0,01 | 0,05 | 1,0 |
| Содержание железа, мг/л, не более | 0,015 | 0,02 | 0,03 | ||||
| Содержание меди, мг/л, не более | 0,005 | 0,005 | 0,005 | 0,001 | 0,001 | 0,002 | 0,5 |
| Содержание микрочастиц с размером 1-5 мкм, шт/л, не более | 20 | 50 | Не рег-ламент | ||||
| Содержание микроорганизмов, колоний/мл, не более | 2 | 8 | Не рег-ламент | 0,001 | 0,01 | 10 | 100 |
| Хлориды, мкг/л, не более | 1,0 | 1,0 | 1,0 | 100 | |||
| Никель, мкг/л, не более | 0,1 | 1,0 | 2 | 500 | |||
| Нитраты, мг/л, не более | 1 | 1 | 10 | 1000 | |||
| Фосфаты, мг/л, не более | 1 | 1 | 5 | 500 | |||
| Сульфат, мг/л, не более | 1 | 1 | 5 | 500 | |||
| Калий, мкг/л, не более | 2 | 2 | 5 | 500 | |||
| Натрий, мкг/л, не более | 0,5 | 1 | 5 | 500 | |||
| Цинк, мкг/л, не более | 0,5 | 1 | 5 | 500 | |||
9.Нормы качества воды для гальванических производств (по ГОСТ 9.314-90)
| Наименование показателя | Норма для категории | ||
|---|---|---|---|
| 1 | 2 | 3 | |
| Водородный показатель рН | 6,0 - 9,0 | 6,5 - 8,5 | 5,4 - 6,6 |
| Сухой остаток, мг/дм 3 , не более | 1000 | 400 | 5,0 * |
| Жесткость общая, мг-экв/дм 3 , не более | 7,0 | 6,0 | 0,35 * |
| Мутность по стандартной шкале, мг/дм 3 , не более | 2,0 | 1,5 | - |
| Сульфаты (SO 4 2-), мг/дм 3 , не более | 500 | 50 | 0,5 * |
| Хлориды (Сl -), мг/дм 3 , не более | 350 | 35 | 0,02 * |
| Нитраты (NO 3 -), мг/дм 3 , не более | 45 | 15 | 0,2 * |
| Фосфаты (РO 4 3-), мг/дм 3 , не более | 30 | 3,5 | 1,0 |
| Аммиак, мг/дм 3 , не более | 10 | 5,0 | 0,02 * |
| Нефтепродукты, мг/дм 3 , не более | 0,5 | 0,3 | - |
| Химическая потребность в кислороде, мг/дм 3 , не более | 150 | 60 | - |
| Остаточный хлор, мг/дм 3 , не более | 1,7 | 1,7 | - |
| Поверхностно-активные вещества (сумма анионных и неионогенных), мг/дм 3 , не более | 5,0 | 1,0 | - |
| Ионы тяжелых металлов, мг/дм 3 , не более | 15 | 5,0 | 0,4 |
| Железо | 0,3 | 0,1 | 0,05 |
| Медь | 1,0 | 0,3 | 0,02 |
| никель | 5,0 | 1,0 | - |
| цинк | 5,0 | 1,5 | 0,2 * |
| хром трехвалентный | 5,0 | 0,5 | - |
| 15. Удельная электрическая проводимость при 20 ° С, См/м, не более | 2х10 -3 | 1х10 -3 | 5х10 -4 |
* Нормы ингредиентов для воды 3-й категории определяются по ГОСТ 6709.
Примечание. В системах многократного использования воды допускается содержание вредных ингредиентов в очищенной воде выше, чем в табл.1 но не выше допустимых значений в промывной ванне после операции промывки (табл.2).
| Наименование компонента или иона электролита | Наименование операции, перед которой проводится промывка | Наименование электролита, перед которым проводится промывка | Допустимая концентрация основного компонента в воде после операции промывки с д, мг/дм 3 |
|---|---|---|---|
| Общая щелочность в пересчете на едкий натр | - | Щелочной Кислый или цианистый |
800 100 |
| Анодное окисление алюминия и его сплавов | - | 50 | |
| Красители (для окрашивания покрытий Ан. Окс) | - | 5 | |
| Кислота в пересчете на серную | - | Щелочной Кислый Цианистый |
100 50 10 |
| Наполнение и пропитка покрытий, сушка | - | 10 | |
| CN - общ, Sn 2+ , Sn 4+ , Zn 2+ , Cr 6+ , Pb 2+ | Межоперационная промывка, сушка | - | 10 |
| CNS - , Cd 2+ | Межоперационная промывка, сушка | - | 15 |
| Cu 2+ , Cu + | Никелирование Сушка |
- | 2 10 |
| Ni 2+ | Меднение Хромирование, сушка |
- | 20 10 |
| Fe 2+ | Сушка | - | 30 |
| Соли драгоценных металлов в пересчете на металл | Сушка | - | 1 |
Примечания:
- За основной компонент (ион) данного раствора или электролита принимают тот, для которого критерий промывки является наибольшим.
- При промывке изделий, к которым предъявляются особо высокие требования, допустимые концентрации основного компонента могут устанавливаться опытным путем.
Концентрации основных ингредиентов в воде на выходе из гальванического производства приведены в табл.3
1.3. В гальваническом производстве следует применять системы многократного использования воды, обеспечивающие
| Наименование показателя | Значение показателя |
|---|---|
| Массовая концентрация алюминия, мг/куб. дм, не более | 0,0100 |
| Массовая концентрация сурьмы, мг/куб. дм, не более | 0,0060 |
| Массовая концентрация мышьяка, мг/куб. дм, не более | 0,0050 |
| Массовая концентрация бария, мг/куб. дм, не более | 0,1000 |
| Массовая концентрация бериллия, мг/куб. дм, не более | 0,0004 |
| Массовая концентрация кадмия, мг/куб. дм, не более | 0,0010 |
| Массовая концентрация кальция, мг/куб. дм, не более | 2,0 |
| Массовая концентрация хлорамина, мг/куб. дм, не более | 0,1000 |
| Массовая концентрация хрома, мг/куб. дм, не более | 0,0140 |
| Массовая концентрация меди, мг/куб. дм, не более | 0,1000 |
| Массовая концентрация цианидов, мг/куб. дм, не более | 0,0200 |
| Массовая концентрация фторидов, мг/куб. дм, не более | 0,2000 |
| Массовая концентрация свободного остаточного хлора, мг/куб. дм, не более | 0,5000 |
| Массовая концентрация свинца, мг/куб. дм, не более | 0,0050 |
| Массовая концентрация магния, мг/куб. дм, не более | 2,0 |
| Массовая концентрация ртути, мг/куб. дм, не более | 0,0002 |
| Массовая концентрация нитратов, мг/куб. дм, не более | 2,000 |
| Массовая концентрация калия, мг/куб. дм, не более | 2,0 |
| Массовая концентрация селена, мг/куб. дм, не более | 0,0050 |
| Массовая концентрация натрия, мг/куб. дм, не более | 50 |
| Массовая концентрация сульфатов, мг/куб. дм, не более | 100 |
| Массовая концентрация олова, мг/куб. дм, не более | 0,1000 |
| Массовая концентрация цинка, мг/куб. дм, не более | 0,1000 |
| Удельная электрическая проводимость, мкСм/м, не более | 5,0 |
| Показатели | ФС 42-2619-97 | EP IV изд. 2002 |
|---|---|---|
| Методы получения | Дистилляция, ионный обмен, обратный осмос или другие подходящие методы | Дистилляция, ионный обмен или другие подходящие методы |
| Описание | Бесцветная прозрачная жидкость без запаха и вкуса | |
| Качество исходной воды | - | |
| рН | 5.0-7.0 | - |
| Сухой остаток | ≤0.001% | - |
| Восстанавливающие вещества | Отсутствие | Альтернативный ООУ ≤0.1мл 0.02 KMnO 4 / 100 мл |
| Диоксид углерода | Отсутствие | - |
| Нитраты, нитриты | Отсутствие | ≤0.2 мг/л (нитраты) |
| Аммиак | ≤0.00002% | - |
| Хлориды | Отсутствие | - |
| Сульфаты | Отсутствие | - |
| Кальций | Отсутствие | - |
| Тяжелые металлы | Отсутствие | ≤0.1 мг/л |
| Кислотность/щелочность | - | - |
| Алюминий | - | ≤10мкг/л (для гемодиализа) |
| Общий органический углерод (ООУ) | - | ≤0,5 мг/л |
| Удельная электропроводность (УЭ) | - | ≤4.3 мкСм/см (20 о С) |
| Микробиологическая чистота | ≤100 м.о./ мл | |
| - | ≤0.25 ЕЭ/мл для гемодиализа | |
| Маркировка | На этикетке указывается, что вода может использоваться для приготовления диализных растворов |
| Показатели | ФС 42-2620-97 | EP IV изд. 2002 |
|---|---|---|
| Методы получения | Дистилляция, обратный осмос | Дистилляция |
| Качество исходной воды | - | Вода, соотв. требованиям на воду питьевую Европейского Союза |
| Микробиологическая чистота | ≤100 м.о./мл при отсутствии сем Enterobacteriaceae Staphylococcus aureus , Pseudomonas aeruginosa | ≤10КОЕ/ 100мл |
| Пирогенность | Апирогенна (биологический метод) | - |
| Бактериальные эндотоксины (БЭ) | ≤0.25ЕЭ/мл (изменение №1), | ≤ 0.25 ЕЭ/мл |
| Удельная электропроводность | - | ≤1.1 мкСм/см (20 о С) |
| ООУ | - | ≤0.5 мг/л |
| Использование и хранение | Используют свежеприготовленной или хранят при температуре от 5 о С до 10 о С или от 80 о С до 95 о С в закрытых емкостях из материалов, не изменяющих свойств воды, защищающих воду от попадания механических включений и микробиологических загрязнений, но не более 24 часов | Хранится и распределяется в условиях, предотвращающих рост микроорганизмов и попадание других видов загрязнений. |
| Маркировка | На этикетке емкостей сбора и хранения воды для инъекций должно быть обозначено «не простерилизовано» | - |
| Показатель | Ед. измерения | огурец (грунт) | томат (грунт) | малообъемная культура |
|---|---|---|---|---|
| Водородный показатель (рН) | ед. рН | 6.0 - 7.0 | 6.0 - 7.0 | 6.0 - 7.0 |
| Сухой остаток | мг/л | менее 500 | менее 1000 | 500 - 700 |
| Общая щелочность | мг-экв/л | менее 7.0 | менее 7.0 | менее 4.0 |
| Кальций | мг/л | менее 350 | менее 350 | менее 100 |
| Железо | -"- | 1,0 | 1,0 | 1,0 |
| Марганец | -"- | 1,0 | 1,0 | 0,5 |
| Натрий | -"- | 100 | 150 | 30 - 60 |
| Медь | -"- | 1,0 | 1,0 | 0,5 |
| Бор | -"- | 0,5 | 0,5 | 0,3 |
| Цинк | -"- | 1,0 | 1,0 | 0,5 |
| Молибден | -"- | 0,25 | 0,25 | 0,25 |
| Кадмий | -"- | 0,001 | 0,001 | 0,001 |
| Свинец | -"- | 0,03 | 0,03 | 0,03 |
| Сульфаты (в пересчете на серу) | -"- | 60 | 100 | 60 |
| Хлориды | -"- | 100 | 150 | 50 |
| Фтор | мг/л | 0,6 | 0,6 | 0,6 |
Конвертер длины и расстояния Конвертер массы Конвертер мер объема сыпучих продуктов и продуктов питания Конвертер площади Конвертер объема и единиц измерения в кулинарных рецептах Конвертер температуры Конвертер давления, механического напряжения, модуля Юнга Конвертер энергии и работы Конвертер мощности Конвертер силы Конвертер времени Конвертер линейной скорости Плоский угол Конвертер тепловой эффективности и топливной экономичности Конвертер чисел в различных системах счисления Конвертер единиц измерения количества информации Курсы валют Размеры женской одежды и обуви Размеры мужской одежды и обуви Конвертер угловой скорости и частоты вращения Конвертер ускорения Конвертер углового ускорения Конвертер плотности Конвертер удельного объема Конвертер момента инерции Конвертер момента силы Конвертер вращающего момента Конвертер удельной теплоты сгорания (по массе) Конвертер плотности энергии и удельной теплоты сгорания топлива (по объему) Конвертер разности температур Конвертер коэффициента теплового расширения Конвертер термического сопротивления Конвертер удельной теплопроводности Конвертер удельной теплоёмкости Конвертер энергетической экспозиции и мощности теплового излучения Конвертер плотности теплового потока Конвертер коэффициента теплоотдачи Конвертер объёмного расхода Конвертер массового расхода Конвертер молярного расхода Конвертер плотности потока массы Конвертер молярной концентрации Конвертер массовой концентрации в растворе Конвертер динамической (абсолютной) вязкости Конвертер кинематической вязкости Конвертер поверхностного натяжения Конвертер паропроницаемости Конвертер плотности потока водяного пара Конвертер уровня звука Конвертер чувствительности микрофонов Конвертер уровня звукового давления (SPL) Конвертер уровня звукового давления с возможностью выбора опорного давления Конвертер яркости Конвертер силы света Конвертер освещённости Конвертер разрешения в компьютерной графике Конвертер частоты и длины волны Оптическая сила в диоптриях и фокусное расстояние Оптическая сила в диоптриях и увеличение линзы (×) Конвертер электрического заряда Конвертер линейной плотности заряда Конвертер поверхностной плотности заряда Конвертер объемной плотности заряда Конвертер электрического тока Конвертер линейной плотности тока Конвертер поверхностной плотности тока Конвертер напряжённости электрического поля Конвертер электростатического потенциала и напряжения Конвертер электрического сопротивления Конвертер удельного электрического сопротивления Конвертер электрической проводимости Конвертер удельной электрической проводимости Электрическая емкость Конвертер индуктивности Конвертер Американского калибра проводов Уровни в dBm (дБм или дБмВт), dBV (дБВ), ваттах и др. единицах Конвертер магнитодвижущей силы Конвертер напряженности магнитного поля Конвертер магнитного потока Конвертер магнитной индукции Радиация. Конвертер мощности поглощенной дозы ионизирующего излучения Радиоактивность. Конвертер радиоактивного распада Радиация. Конвертер экспозиционной дозы Радиация. Конвертер поглощённой дозы Конвертер десятичных приставок Передача данных Конвертер единиц типографики и обработки изображений Конвертер единиц измерения объема лесоматериалов Вычисление молярной массы Периодическая система химических элементов Д. И. Менделеева
1 условная единица электропроводности = 0,0001 сименс на метр [См/м]
Исходная величина
Преобразованная величина
сименс на метр пикосименс на метр мо на метр мо на сантиметр абмо на метр абмо на сантиметр статмо на метр статмо на сантиметр сименс на сантиметр миллисименс на метр миллисименс на сантиметр микросименс на метр микросименс на сантиметр условная единица электропроводности условный коэффициент электропроводности миллионных долей, коэф. пересчета 700 миллионных долей, коэф. пересчета 500 миллионных долей, коэф. пересчета 640 TDS, миллионных долей, коэф. пересчета 640 TDS, миллионных долей, коэф. пересчета 550 TDS, миллионных долей, коэф. пересчета 500 TDS, миллионных долей, коэф. пересчета 700
Подробнее об удельной электрической проводимости
Введение и определения
Удельная электрическая проводимость (или удельная электропроводность) является мерой способности вещества проводить электрический ток или перемещать электрические заряды в нем. Это отношение плотности тока к напряженности электрического поля. Если рассмотреть куб из проводящего материала со стороной 1 метр, то удельная проводимость будет равна электрической проводимости, измеренной между двумя противоположными сторонами этого куба.
Удельная проводимость связана с проводимостью следующей формулой:
G = σ(A/l)
где G - электрическая проводимость, σ - удельная электрическая проводимость, А - поперечное сечение проводника, перпендикулярное направлению электрического тока и l - длина проводника. Эту формулу можно использовать с любым проводником в форме цилиндра или призмы. Отметим, что эту формулу можно использовать и для прямоугольного параллелепипеда, потому что он является частным случаем призмы, основанием которой является прямоугольник. Напомним, что удельная электрическая проводимость - величина, обратная удельному электрическому сопротивлению.
Людям, далеким от физики и техники, бывает сложно понять разницу между проводимостью проводника и удельной проводимостью вещества. Между тем, конечно, это разные физические величины. Проводимость - это свойство данного проводника или устройства (например, резистора или гальванической ванны), в то время как удельная проводимость - это неотъемлемое свойство материала, из которого изготовлены этот проводник или устройство. Например, удельная проводимость меди всегда одинаковая, независимо от того как изменяется форма и размеры предмета из меди. В то же время, проводимость медного провода зависит от его длины, диаметра, массы, формы и некоторых других факторов. Конечно, похожие объекты из материалов с более высокой удельной проводимостью имеют более высокую проводимость (хотя и не всегда).
В Международной системе единиц (СИ) единицей удельной электрической проводимости является сименс на метр (См/м) . Входящая в нее единица проводимости названа в честь немецкого ученого, изобретателя, предпринимателя Вернера фон Сименса (1816–1892 гг.). Основанная им в 1847 г. компания Siemens AG (Сименс) является одной из самых больших компаний, выпускающих электротехническое, электронное, энергетическое, транспортное и медицинское оборудование.
Диапазон удельных электрических проводимостей очень широк: от материалов, обладающих высоким удельным сопротивлением, таких как стекло (которое, между прочим, хорошо проводит электрический ток, если его нагреть докрасна) или полиметилметакрилат (органическое стекло) до очень хороших проводников, таких как серебро, медь или золото. Удельная электрическая проводимость определяется количеством зарядов (электронов и ионов), скоростью их движения и количеством энергии, которое они могут переносить. Средними значениями удельной проводимости обладают водные растворы различных веществ, которые используются, например, в гальванических ваннах. Другим примером электролитов со средними значениями удельной проводимости является внутренняя среда организма (кровь, плазма, лимфа и другие жидкости).
Проводимость металлов, полупроводников и диэлектриков подробно обсуждается в следующих статьях Конвертера физических величин сайт: , и Электрическая проводимость . В этой статье мы обсудим подробнее удельную проводимость электролитов, а также методы и простое оборудование для ее измерения.
Удельная электрическая проводимость электролитов и ее измерение
Удельная проводимость водных растворов, в которых электрический ток возникает в результате движения заряженных ионов, определяется количеством носителей заряда (концентрацией вещества в растворе), скоростью их движения (подвижность ионов зависит от температуры) и зарядом, которые они несут (определяемой валентностью ионов). Поэтому в большинстве водных растворов повышение концентрации приводит к увеличению числа ионов и, следовательно, к увеличению удельной проводимости. Однако после достижения определенного максимума удельная проводимость раствора может начать уменьшаться при дальнейшем увеличении концентрации раствора. Поэтому растворы с двумя различными концентрациями одной и той же соли могут иметь одинаковую удельную проводимость.
Температура также влияет на проводимость, так как при повышении температуры ионы движутся быстрее, что приводит к увеличению удельной проводимости. Чистая вода - плохой проводник электричества. Обычная дистиллированная вода, в которой содержится в равновесном состоянии углекислый газ из воздуха и общая минерализация менее 10 мг/л, имеет удельную электрическую проводимость около 20 мСм/см. Удельная проводимость различных растворов приведена ниже в таблице.
Для определения удельной проводимости раствора используется измеритель сопротивления (омметр) или проводимости. Это практически одинаковые устройства, отличающиеся только шкалой. Оба измеряют падение напряжения на участке цепи, по которому протекает электрический ток от батареи прибора. Измеренное значение проводимости вручную или автоматически пересчитывается в удельную проводимость. Это осуществляется с учетом физических характеристик измерительного устройства или датчика. Датчики удельной проводимости устроены просто: это пара (или две пары) электродов, погруженных в электролит. Датчики для измерения удельной проводимости характеризуются постоянной датчика удельной проводимости , которая в простейшем случае определяется как отношение расстояния между электродами D к площади (электрода), перпендикулярной течению тока А
Эта формула хорошо работает, если площадь электродов значительно больше расстояния между ними, так как в этом случае большая часть электрического тока протекает между электродами. Пример: для 1 кубического сантиметра жидкости K = D/A = 1 см/1 см² = 1 см⁻¹. Отметим, что датчики удельной проводимости с маленькими электродами, раздвинутыми на относительно большое расстояние, характеризуются значениями постоянной датчика 1.0 cm⁻¹ и выше. В то же время, датчики с относительно большими электродами, расположенными близко друг к другу, имеют постоянную 0,1 cm⁻¹ или менее. Постоянная датчика для измерения удельной электрической проводимости различных устройств находится в пределах от 0,01 до 100 cm⁻¹.
Теоретическая постоянная датчика: слева - K = 0,01 см⁻¹ , справа - K = 1 см⁻¹
Для получения удельной проводимости из измеренной проводимости используется следующая формула:
σ = K ∙ G
σ - удельная проводимость раствора в См/см;
K - постоянная датчика в см⁻¹;
G - проводимость датчика в сименсах.
Постоянную датчика обычно не рассчитывают по его геометрическим размерам, а измеряют в конкретном измерительном устройстве или в конкретной измерительной установке с использованием раствора с известной проводимостью. Эта измеренная величина и вводится в прибор для измерения удельной проводимости, который автоматически рассчитывает удельную проводимость по измеренным значениям проводимости или сопротивления раствора. В связи с тем, что удельная проводимость зависит от температуры раствора, устройства для ее измерения часто содержат датчик температуры, который измеряет температуру и обеспечивает автоматическую температурную компенсацию измерений, то есть, приведение результатов к стандартной температуре 25°C.
Самый простой способ измерения проводимости - приложить напряжение к двум плоским электродам, погруженным в раствор, и измерить протекающий ток. Этот метод называется потенциометрическим. По закону Ома, проводимость G является отношением тока I к напряжению U :
Однако не все так просто, как описано выше - при измерении проводимости имеется много проблем. Если используется постоянный ток, ионы собираются у поверхностей электродов. Также у поверхностей электродов может возникнуть химическая реакция. Это приводит к увеличению поляризационного сопротивления на поверхностях электродов, что, в свою очередь, приводит к получению ошибочных результатов. Если попробовать измерить обычным тестером сопротивление, например, раствора хлористого натрия, будет хорошо видно, как показания на дисплее цифрового прибора довольно быстро изменяются в сторону увеличения сопротивления. Чтобы исключить влияние поляризации, часто используют конструкцию датчика из четырех электродов.
Поляризацию также можно предотвратить или, во всяком случае, уменьшить, если использовать при измерении переменный ток вместо постоянного, да еще и подстраивать частоту в зависимости от проводимости. Низкие частоты используются для измерения низкой удельной проводимости, при которой влияние поляризации невелико. Более высокие частоты используются для измерения высоких проводимостей. Обычно частота подстраивается в процессе измерения автоматически, с учетом полученных значений проводимости раствора. Современные цифровые двухэлектродные измерители проводимости обычно используют переменный ток сложной формы и температурную компенсацию. Они откалиброваны на заводе-изготовителе, однако в процессе эксплуатации часто требуется повторная калибровка, так как постоянная измерительной ячейки (датчика) изменяется со временем. Например, она может измениться при загрязнении датчики или при физико-химических изменениях электродов.
В традиционном двухэлектродном измерителе удельной проводимости (именно такой мы будем использовать в нашем эксперименте) между двумя электродами приложено переменное напряжение и измеряется протекающий между электродами ток. Этот простой метод имеет один недостаток - измеряется не только сопротивление раствора, но и сопротивление, вызванное поляризацией электродов. Для сведения влияния поляризации к минимуму используют четырехэлектродную конструкцию датчика, а также покрытие электродов платиновой чернью.
Общая минерализация
Устройства для измерения удельной электрической проводимости часто используют для определения общей минерализации или содержания твёрдых веществ (англ. total dissolved solids, TDS). Это мера общего количества органических и неорганических веществ, содержащихся в жидкости в различных формах: ионизированной, молекулярной (растворенной), коллоидной и в виде суспензии (нерастворенной). К растворенным веществам относятся любые неорганические соли. Главным образом, это хлориды, бикарбонаты и сульфаты кальция, калия, магния, натрия, а также некоторые органические вещества, растворенные в воде. Чтобы относиться к общей минерализации, вещества должны быть или растворенными, или в форме очень мелких частиц, которые проходят сквозь фильтры с диаметром пор менее 2 микрометров. Вещества, которые постоянно находятся в растворе во взвешенном состоянии, но не могут пройти сквозь такой фильтр, называется взвешенными твердыми веществами (англ. total suspended solids, TSS). Общее количество взвешенных веществ обычно измеряется для определения качества воды.
Существует два метода измерения содержания твердых веществ: гравиметрический анализ , являющийся наиболее точным методом, и измерение удельной проводимости . Первый метод - самый точный, но требует больших затрат времени и наличия лабораторного оборудования, так как воду нужно выпарить до получения сухого остатка. Обычно это производится при температуре 180°C в лабораторных условиях. После полного испарения остаток взвешивается на точных весах.
Второй метод не такой точный, как гравиметрический анализ. Однако он очень удобен, широко распространен и является наиболее быстрым методом, так как представляет собой простое измерение проводимости и температуры, выполняемое за несколько секунд недорогим измерительным прибором. Метод измерения удельной электропроводности можно использовать в связи с тем, что удельная проводимость воды прямо зависит от количества растворенных в ней ионизированных веществ. Данный метод особенно удобен для контроля качества питьевой воды или оценки общего количества ионов в растворе.
Измеренная проводимость зависит от температуры раствора. То есть, чем выше температура, тем выше проводимость, так как ионы в растворе при повышении температуры движутся быстрее. Для получения измерений, независимых от температуры, используется концепция стандартной (опорной) температуры, к которой приводятся результаты измерения. Опорная температура позволяет сравнить результаты, полученные при разных температурах. Таким образом, измеритель удельной проводимости может измерять реальную проводимость, а затем использовать корректирующую функцию, которая автоматически приведет результат к опорной температуре 20 или 25°C. Если необходима очень высокая точность, образец можно поместить в термостат, затем откалибровать измерительный прибор при той же температуре, которая будет использоваться при измерениях.
Большинство современных измерителей удельной проводимости снабжены встроенным датчиком температуры, который используется как для температурной коррекции, так и для измерения температуры. Самые совершенные приборы способны измерять и отображать измеренные значения в единицах удельной проводимости, удельного сопротивления, солености, общей минерализации и концентрации. Однако еще раз отметим, что все эти приборы измеряют только проводимость (сопротивление) и температуру. Все физические величины, которые показывает дисплей, рассчитываются прибором с учетом измеренной температуры, которая используется для автоматической температурной компенсации и приведения измеренных значений к стандартной температуре.
Эксперимент: измерение общей минерализации и проводимости
В заключение мы выполним несколько экспериментов по измерению удельной проводимости с помощью недорогого измерителя общей минерализации (называемого также солемером, салинометром или кондуктомером) TDS-3. Цена «безымянного» прибора TDS-3 на eBay с учетом доставки на момент написания статьи менее US$3.00. Точно такой же прибор, но с названием изготовителя стоит уже в 10 раз дороже. Но это для любителей платить за брэнд, хотя очень высока вероятность того, что оба прибора будут выпущены на одном и том же заводе. TDS-3 осуществляет температурную компенсацию и для этого снабжен датчиком температуры, расположенным рядом с электродами. Поэтому его можно использовать и в качестве термометра. Следует еще раз отметить, что прибор реально измеряет не саму минерализацию, а сопротивление между двумя проволочными электродами и температуру раствора. Все остальное он автоматически рассчитывает с использованием калибровочных коэффициентов.
Измеритель общей минерализации поможет определить содержание твердых веществ, например, при контроле качества питьевой воды или определения солености воды в аквариуме или в пресноводном пруде. Его можно также использовать для контроля качества воды в системах фильтрации и очистки воды, чтобы узнать когда пришло время заменить фильтр или мембрану. Прибор откалиброван на заводе-изготовителе с помощью раствора хлорида натрия NaCl с концентрацией 342 ppm (частей на миллион или мг/л). Диапазон измерения прибора - 0–9990 ppm или мг/л. PPM - миллионная доля, безразмерная единица измерения относительных величин, равная 1 10⁻⁶ от базового показателя. Например, массовая концентрация 5 мг/кг = 5 мг в 1 000 000 мг = 5 частей на миллион или миллионных долей. Точно так же, как процент является одной сотой долей, миллионная доля является одной миллионной долей. Проценты и миллионные доли по смыслу очень похожи. Миллионные доли, в отличие от процентов, удобны для указания концентрации очень слабых растворов.
Прибор измеряет электрическую проводимость между двумя электродами (то есть величину, обратную сопротивлению), затем пересчитывает результат в удельную электрическую проводимость (в англоязычной литературе часто используют сокращение EC) по приведенной выше формуле проводимости с учетом постоянной датчика K, затем выполняет еще один пересчет, умножая полученную удельную проводимость на коэффициент пересчета 500. В результате получается значение общей минерализации в миллионных долях (ppm). Подробнее об этом - ниже.
Данный прибор для измерения общей минерализации нельзя использовать для проверки качества воды с высоким содержанием солей. Примерами веществ с высоким содержанием солей являются некоторые пищевые продукты (обычный суп с нормальным содержанием соли 10 г/л) и морская вода. Максимальная концентрация хлорида натрия, которую может измерить этот прибор - 9990 ppm или около 10 г/л. Это обычная концентрация соли в пищевых продуктах. Данным прибором также нельзя измерить соленость морской воды, так как она обычно равна 35 г/л или 35000 ppm, что намного выше, чем прибор способен измерить. При попытке измерить такую высокую концентрацию прибор выведет сообщение об ошибке Err.
Солемер TDS-3 измеряет удельную проводимость и для калибровки и пересчета в концентрацию использует так называемую «шкалу 500» (или «шкалу NaCl»). Это означает, что для получения концентрации в миллионных долях значение удельной проводимости в мСм/см умножается на 500. То есть, например, 1,0 мСм/см умножается на 500 и получается 500 ppm. В разных отраслях промышленности используют разные шкалы. Например, в гидропонике используют три шкалы: 500, 640 и 700. Разница между ними только в использовании. Шкала 700 основана на измерении концентрации хлорида калия в растворе и пересчет удельной проводимости в концентрацию выполняется так:
1,0 мСм/см x 700 дает 700 ppm
Шкала 640 использует коэффициент преобразования 640 для преобразования мСм в ppm:
1,0 мСм/см x 640 дает 640 ppm
В нашем эксперименте мы вначале измерим общую минерализацию дистиллированной воды. Солемер показывает 0 ppm. Мультиметр показывает сопротивление 1,21 МОм.
Для эксперимента приготовим раствор хлорида натрия NaCl с концентрацией 1000 ppm и измерим концентрацию с помощью TDS-3. Для приготовления 100 мл раствора нам нужно растворить 100 мг хлорида натрия и долить дистиллированной воды до 100 мл. Взвесим 100 мг хлорида натрия и поместим его в мерный цилиндр, добавим немного дистиллированной воды и размешаем до полного растворения соли. Затем дольем воду до метки 100 мл и еще раз как следует размешаем.
Измерение сопротивления между двумя электродами, изготовленными из того же материала и с теми же размерами, что и электроды TDS-3; мультиметр показывает 2,5 КОм
Для экспериментального определения проводимости мы использовали два электрода, изготовленные из того же материала и с теми же размерами, что и электроды TDS-3. Измеренное сопротивление составило 2,5 КОм.
Теперь, когда нам известно сопротивление и концентрация хлорида натрия в миллионных долях, мы можем приблизительно рассчитать постоянную измерительной ячейки солемера TDS-3 по приведенной выше формуле:
K = σ/G = 2 мСм/см x 2,5 кОм = 5 см⁻¹
Это значение 5 см⁻¹ близко к расчетной величине постоянной измерительной ячейки TDS-3 с указанными ниже размерами электродов (см. рисунок).
- D = 0,5 см - расстояние между электродами;
- W = 0,14 см - ширина электродов
- L = 1,1 см - длина электродов
Постоянная датчика TDS-3 равна K = D/A = 0,5/0,14x1,1 = 3,25 cm⁻¹. Это не сильно отличается от полученного выше значения. Напомним, что приведенная выше формула позволяет лишь приблизительно оценить постоянную датчика.
Вы затрудняетесь в переводе единицы измерения с одного языка на другой? Коллеги готовы вам помочь. Опубликуйте вопрос в TCTerms и в течение нескольких минут вы получите ответ.
Электропроводность воды – очень важное для каждого из нас свойство воды.
Каждый человек должен знать, что вода, как правило, обладает электропроводностью. Незнание этого факта может привести к пагубным последствиям для жизни и здоровья.
Дадим несколько определений понятию электропроводность, в общем, и электропроводности воды в частности.
Электропроводность, это …
Скалярная величина, характеризующая электропроводность вещества и равная отношению плотности электрического тока проводимости к напряженности электрического поля.
Свойство вещества проводить неизменяющийся во времени электрический ток под действием неизменяющегося во времени электрического поля.
Толковый словарь Ушакова
Электропроводность (электропроводности, мн. нет, жен. (физ.)) — способность проводить, пропускать электричество.
Толковый словарь Ушакова. Д.Н. Ушаков. 1935-1940
Большая политехническая энциклопедия
Электропроводность или Электрическая проводимость — свойство вещества проводить под действием не изменяющегося электрического поля неизменяющийся во времени электрический ток. Э. п. обусловлена наличием в веществе подвижных электрических зарядов - носителей тока. Видом носителя тока определяется электронная (у металлов и полупроводников), ионная (у электролитов), электронно-ионная (у плазмы) и дырочная (совместно с электронной) (у полупроводников). В зависимости от удельной электрической проводимости все тела делят на проводники, полупроводники и диэлектрики, физ. величина, обратная электрическому сопротивлению. В СИ единицей электрической проводимости является сименс (см.); 1 См = 1 Ом-1.
Большая политехническая энциклопедия. — М.: Мир и образование. Рязанцев В. Д.. 2011
Электропроводность воды, это …
Политехнический терминологический толковый словарь
Электропроводность воды – это показатель проводимости водой электрического тока, характеризующий содержание солей в воде.
Политехнический терминологический толковый словарь. Составление: В. Бутаков, И. Фаградянц. 2014
Морской энциклопедический справочник
Электропроводность морской воды — способность морской воды проводить ток под действием внешнего электрического поля благодаря наличию в ней носителей электрических зарядов - ионов растворенных солей, главным образом NaCl. Электропроводность морской воды увеличивается пропорционально повышению ее солености и в 100 - 1000 раз больше, чем у речной воды. Зависит также от температуры воды.
Морской энциклопедический справочник. - Л.: Судостроение. Под редакцией академика Н. Н. Исанина. 1986
Из приведенных выше определений становится очевидным, что величина электропроводности воды не является константой, а зависит от наличия в ней солей и других примесей. Так, например, электропроводность дистиллированной воды минимальна.
Как же узнать электропроводность воды, как ее измерить …
Кондуктометрия — измерение электропроводности воды
Для измерения электропроводности воды используется метод Кондуктометрия (смотрите определения ниже), а приборы, с помощью которых производят измерения электропроводности, имеют созвучное методу название – Кондуктометры.
Кондуктометрия, это …
Толковый словарь иностранных слов
Кондуктометрия и, мн. нет, ж. (нем. Konduktometrie < лат. conductor проводник + греч. metreō мерю), тех., хим. — один из видов химического количественного анализа, основанный на измерении электропроводности исследуемого раствора при постепенном добавлении к нему исследуемого реагента.
Толковый словарь иностранных слов Л. П. Крысина.- М: Русский язык, 1998
Энциклопедический словарь
Кондуктометрия (от англ. conductivity - электропроводность и греч. metreo - измеряю) — электрохимический метод анализа, основанный на измерении электрической проводимости растворов. Применяют для определения концентрации растворов солей, кислот, оснований, контроля состава некоторых промышленных растворов.
Энциклопедический словарь. 2009
Удельная электропроводность воды
И в завершение приведем несколько значений удельной электропроводности для различных видов вод*.
Удельная электропроводность воды, это …
Справочник технического переводчика
Удельная электропроводность воды — электропроводность единицы объема воды.
[ГОСТ 30813-2002]
Удельная электропроводность воды * :
- Водопроводная вода – 36,30 мкСМ/м;
- Дистиллированная вода – 0,63 мкСМ/м;
- Питьевая (бутилированная) – 20,2 мкСМ/м;
- Питьевая вымороженная – 19,3 мкСМ/м;
- Водопроводная вымороженная – 22 мкСМ/м.
* Статья «Электропроводность образцов питьевой воды разной степени чистоты» Авторы: Воробьёва Людмила Борисовна. Журнал: «Интерэкспо Гео-Сибирь Выпуск № -5 / том 1 / 2012».
Loading...