Электропроводность
Синонимы: проводимость, электрическая проводимость, удельная электрическая проводимость.
Описание: параметр, характеризующий способность воды проводить электрический ток, который опосредованно показывает содержание в воде электролитов, т.е. растворенных солей — косвенный показатель минерализации водных растворов. Измеряется в мкСм (микросименс) на см. Сименс — обратная величина по отношению к ому, поэтому электропроводность можно рассчитать, исходя из показателя удельного сопротивления, и наоборот.
Методы определения: кондуктометрия.
Методики, используемые в Испытательном центре «МГУЛАБ» для определения электропроводности растворов
| Нормативный документ на методику | Метод определения | Оборудование |
|---|---|---|
| Вода | ||
| РД 52.24.495-2005 | кондуктометрия | Hanna Instruments 98304 |
| Почва | ||
| ГОСТ 26423-85 | кондуктометрия | Hanna Instruments 98304 |
Распространённость: все типы природных вод содержат в себе растворённые соли, и, таким образом, обладают электропроводностью, отличной от нуля. Это хорошо, поскольку естественная минерализация воды, которую мы используем для питья, поддерживает внутренние системы организма в нормальном состоянии. Наименьшей электропроводностью обладают дождевая и талая вода, наибольшей — морская вода и вода соляных озер.
Удельная электрическая проводимость некоторых типов вод
| Природная среда | Электропроводность, мкСм/см |
|---|---|
| вода морская | 30 000 |
| земля влажная | 100 |
| вода дистиллированная | 1 |
Нормирование
Электропроводность не нормируется в отечественных нормативных документах, хотя присутствует в документах Европейского Союза (предельное значение — 2 500 мкСм/см). Вместо электропроводности в Российской Федерации ограничивается минерализация. Мы добавили этот параметр в наши наборы, поскольку для эксплуатации некоторых бытовых приборов, таких как утюги, парогенераторы, очистители воздуха, стиральные машины, бойлеры требуется использовать воду определённого качества, которое характеризуется в том числе электропроводностью.
Предельно допустимая концентрация (ПДК) кальция в различных водных объектах
| Нормирование | ПДК, мг/л |
|---|---|
| Бутилированная вода первой категории СанПиН 2.1.4.1116-02 |
— |
| Бутилированная вода высшей категории СанПиН 2.1.4.1116-02 |
— |
| Вода систем централизованного водоснабжения СанПиН 2.1.4.1074-01 |
— |
| Водные объекты рыбохозяйственного значения Приказ Минсельхоза РФ № 552 |
— |
| Объекты рекреационного водопользования СанПиН 2.1.5.980-00 |
— |
| Вода плавательных бассейнов СанПиН 2.1.2.1188-03 |
— |
| Сточные воды в бытовых системах водоотведения Постановление Правительства РФ № 644 |
— |
| Сточные воды в ливневых системах водоотведения Постановление Правительства РФ № 644 |
— |
Польза и вред. Методы очистки воды
Поскольку электропроводность приблизительно отражает минерализацию, польза и вред этого параметра для организма, а также методы очистки воды аналогичным таковым у минерализации. В случае приборов использование воды со слишком низкой или высокой электропроводностью может привести к выходу прибора из строя, при этом гарантийные обязательства могут не распространяться на приборы, сломанные в результате использования воды с ненадлежащей электропроводностью.
Электропроводность воды
В отдельных отраслях применяются исключительно жесткие требования к качеству водоподготовки. В частности, в 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.
Физическое свойство вода — проводимость регламентируются для таких отраслей требованиями действующих нормативных документов. В статье рассматриваются основные факторы определяющие уровень ее сопротивления, единицы, методы и приборы для измерений. Читателю предлагается обзор наиболее эффективных способов снижения означенных показателей с использованием профессионального оборудования.
Что такое электропроводность воды
Самая распространенная жидкость на Земле обладает способностью проводить постоянный или переменный ток.
Электропроводности воды — это количественная характеристика этого ее свойства, которое определяется наличием заряженных частиц — положительных и отрицательных ионов. К последним относятся химические элементы, входящие в состав следующих органических и неорганических соединений:
- Щелочи.
- Соли щелочноземельных и других металлов, прежде всего хлориды и сульфиды (сульфаты).
- Карбонаты.
Этот показатель тем выше, чем больше в жидкости находится положительно заряженных ионов — катионов и отрицательных — ионов. Т.е. электропроводность напрямую связана с солесодержанием воды. Удельная электропроводность воды находится в обратной зависимости с сопротивлением воды и определяется для объема жидкости, который находится в промежутке между двумя электронами площадью в 1 см2. Последние при этом располагаются на расстоянии в 1 см друг от друга.
Нормы электропроводимости природной воды
В Российской федерации требования к параметрам качества водоподготовки регламентируются государственными стандартами и другими документами. Удельные показатели электрической проводимости воды различного назначения устанавливаются следующими нормативно-правовыми актами в зависимости от степени чистоты:
- ГОСТ 52501-2005. Для проведения лабораторных анализов — не более 0,1 и 1,0 мкСм/см для первой и второй степени соответственно.
- ГОСТ 6709-97. Для дистиллированной воды — менее 5*10-4 См/см.
- ФС 2.2.20020.15. Вода очищенная фармацевтического назначения — не выше 4,3 мкСм/см.
- ФС 2.2.0019.15. Вода для приготовления лекарственных растворов и проведения инъекций.
Жесткие технологические нормы электропроводности для воды установлены на предприятиях, выпускающих компоненты для микроэлектроники. Качество жидкости используемых в производственных процессах контролируется специализированными лабораториями и использованием сложных приборов по утвержденным методикам.
Показатели электропроводности: основные факторы
В природных водоемах содержится множество растворимых примесей неорганического происхождения. Они и определяют основные физические свойства вода, и в том числе электропроводность. Величина последней находится в прямой зависимости от ряда факторов:
- Концентрации заряженных частиц.
- Состава и природы ионов.
- Температуры жидкости.
Наибольшее влияние на электропроводность воды оказывают соли жесткости, точнее катионы натрия (Na + ), калия (K + ) и кальция (Ca 2+ ), также анионы хлора (Cl — ) и кислотных групп (SO4 2- и HCO3 — ). Наличие в жидкости ионов двух- и трехвалентного железа (Fe 2+ , Fe 3+ ), а также марганца (Mn 2+ ) и алюминия (Al 3+ ) в незначительных концентрациях практически не сказывается на удельном сопротивлении.
При повышении температуры электропроводность воды существенной возрастает по причине роста скорости ионов, снижения их сольватированности и уменьшения показателей вязкости. При этом рост проводимости, связанный с увеличением концентрации катионов и анионов, наблюдается только до определенного предела. Достигнув максимума, она начинается уменьшаться, что обусловлено усилением взаимодействия заряженных частиц между собой и снижением степени диссоциации.
Определение показателей электропроводности воды
Уровень сопротивления жидкости электрическому току измеряется при помощи специальных приборов. Для количественного определения уровня электропроводности воды используются единицы измерения, установленные международной системой СИ. Применение унифицированных методов и стандартов в этой сфере упрощает лабораторные исследования и понимание получаемых результатов.
Единицы измерения
В нашей стране для измерения проводимости воды используются специальная единица — См/м (Сименс на метр). Она соотносится с удельным сопротивлением как 1 См/м= 1/1 Ом/м. При этом описываемый показатель для природной воды составляет:
- Для пресных рек: от 50 до 1500*10 -6 См/м.
- Для дистиллированной воды: от 0,5 до 5*10 -6 См/м.
- Для ультрачистой деионизированной: от 0,1 до 0,2*10 -6 См/м.
Для удобства в качестве единицы электропроводности воды используют производную, которая составляет одну десятитысячную от основной и записывается как мкСм/см.
Удельное сопротивление жидкости определяется в значительной мере уровнем минерализации. В США для измерения проводимости воды вместо мкСм/см используют величину TDS, указывающую на содержание растворимых солей. Этот показатель рассчитывается в частях на миллион и записывается как ppm. Для перевода этой единицы в международную используется корректирующий коэффициент.
Методы измерений и используемые приборы
В нашей стране удельная проводимость и водородный показатель жидкости определяются электрометрическим способом. Для того чтобы точно рассчитать электропроводность воды специалисты пользуются методикой, установленной РД 52.24.495-2005. Действие этого документа распространятся на поверхностные источники водоснабжения и стоки.
Для измерения электропроводности воды применяется откалиброванный кондуктометр с электродами из нержавеющей стали. Для калибровки прибора используется стандартный раствор с показателем не менее 1500 мкСм/см, при этом отклонение от номинала не должно превышать 2%.
В ходе измерений удельной электропроводности воды фиксируется ее температура, а искомая величина определяется при помощи специальных таблиц. В случае если используются приборы с температурной компенсацией, то на экране сразу же появляется истинное значение, что существенно упрощает процесс.
Снижение электропроводимости воды: профессиональные методы
Современные системы водоподготовки обеспечивают требуемые показатели качества. Для того чтобы уменьшить электропроводность воды в таких установках используются следующие методы очистки:
- обратный осмос;
- электродеионизация;
- ионный обмен.
Перечисленные технологии различаются по уровню эффективности и технико-экономическим параметрам. Выбор того или иного метода осуществляется с учетом показателей проводимости воды, необходимых заказчику. Рассмотрим подробнее возможности и особенности каждого из представленных способов.
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, обеспечивает метод электродеионизации. Водоподготовка с его использованием проводится в три этапа:
- Электродиализ. Удаление катионов и анионов из воды осуществляется при помощи конселективных мембран, которые располагаются перед электродами. К ним прикладывается постоянное напряжение, обеспечивающее движение заряженных частиц.
- 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.
- Регенерация. Под действием постоянного тока происходит диссоциация молекул воды, и образующиеся при этом ионы обеспечивает восстановление обменных свойств заполнителя.
Очищенная и деионизированная вода обладает крайне низкой проводимостью, что позволяет ее использовать в качестве растворителей для лекарственных препаратов. Промышленные установки электродеионизации имеют высокую производительность и могут использоваться на предприятиях теплоэнергетики.
Ионный обмен
Данная технология обеспечивает эффективное удаление заряженных частиц из жидкости при сравнительно небольших затратах. Значительное снижение ионной проводимости воды достигается за счет использования специальных веществ: ионитов или катионитов. Они выпускаются в виде заполнителей для ионообменных систем — фильтров смешанного действия.
Иониты производятся на основе сетчатых полимеров, которые имеют микропористую или сетчатую структуру. Материал имеет ковалентную связь с ионогенными группами, которые в процессе диссоциации образуют пару из свободного и фиксированного иона с противоположным зарядом. Последний закреплен на полимере.
В результате ионообменного процесса заметно снижается электропроводность воды и уровень ее минерализации. Заряженные частицы из жидкости диффундируют вначале к поверхности, а затем и внутрь сорбента. Со временем способность засыпки поглощать ионы из жидкости снижается и для ее восстановления проводится регенерация с использованием рабочих растворов.
Удельная электрическая проводимость в воде
Компания Diasel Engineering предлагает эффективные технические решения по уменьшению удельной электрической проводимости воды. Предприятие осуществляет поставки оборудования систем обратного осмоса, электродеионизации и ионного обмена. Наши специалисты выполняют монтаж установок водоподготовки, необходимые пусконаладочные работы и обеспечивают их техническое обслуживание.
Снижение электропроводности воды до требуемых показателей — задача исключительно сложная и для ее решения необходимо привлечение профессионалов. ООО "НПК "Диасел" приглашает к сотрудничеству предприятия, нуждающиеся в установках глубокой очистки. Комплексное решение проблем водоподготовки — наша основная специализация.
Электропроводность воды в чем измеряется
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.
Электропроводность воды
Электропроводность воды (ЕС)
Чтобы ваше хобби приносило вам только удовольствие и не доставляло проблем и хлопот ознакомьтесь с данной статьей и правильно подберите нобходимое оборудование.
В данной статье мы расскажем вам о электропроводности воды.
Электропроводность — это численное выражение способности водного раствора проводить электрический ток. Электрическая проводимость природной воды зависит в основном от степени минерализации и температуры.
Минерализация — показатель количества содержащихся в воде растворённых веществ (неорганические соли, органические вещества).
TDS (Total Dissolved Solids) — это суммарный количественный показатель концентрации растворенных в воде веществ (солей) или — общее солесодержание.
Существует несколько важных факторов в управлении питанием и поливом растений – электропроводность, уровень pH и температура раствора. Для измерения данных характеристик существуют специальные приборы . С помощью солеметра вы без труда сможете измерить уровень содержания солей в воде (ppm).
Проводимость раствора – значение, которое отражает то, насколько раствор способен проводить электрический ток. Например д истиллированная или де-ионизированная вода в целом вообще не проводит электрический ток, поэтому значение ЕС для такой воды равно нулю.
Особенно в гидропонике очень важно следить и контролировать уровень pH и ЕС, так как это значительно влияет на рост и развитие растений. Если раствор обладает подходящим для растения значением ЕС, всасывание питательных веществ и транспортировка их ко всем клеткам растения будут обеспечены на должном уровне. Благодаря измерениям — легко понять получают ли ваши растения правильное питание, или же страдают от нехватки питательных вещест. Тем более, важно учитывать, что для разных растений требуется различный уровень ЕС/TDS и своя программа питания на каждый период жизни растения — вегетативный рост, цветение, плодоношение.
При измерении EC важно помнить о том, что температура питательного раствора должна быть оптимальной, а также уровень рН должен находиться в допустимых пределах. Потребление питательных веществ растениями зависит от температуры — когда темперетура выше нормы, из растения воды испаряется больше, что провоцирует его на более активное поглощение воды. В итоге воды поглащается больше чем соли. При нормальной температуре поглощение влаги и солей примерно одинаково.
Увеличение уровня ЕС говорит о том, что нужно добавить в раствор воды, так как слишком высока концентрация солей. Понижение этого же показателя более чем на 30% указывает на то, что каких-то элементов в растворе не хватает. Поскольку неизвестно, каких именно питательных элементов растению не хватает, то обычно гроверу проще заменить питательный раствор.
Единицы измерения
Электропроводность может измеряться с помощью ряда единиц измерения, но международным стандартом является ЕС с единицей измерения миллисименс или микросименс (в 1 миллисименсе содержится 1000 микросименсов). Важно помнить, что «полноценно сильным» раствор можно назвать при значении ЕС 2-2.5 миллисименса (2мСм/см). Иногда ЕС выражают в других единицах измерения, например, CF или TDS. CF, в сущности, это та же ЕС, но умноженная на 10. Поскольку в этом случае не нужна десятичная доля, в некоторых системах эта единица измерения предпочтительнее самой ЕС. TDS – общее число растворенных солей (от англ. Total dissolved salts), считается в частях на миллион (parts per million или ppm). Эта единица часто используется в США, причем для измерения этого значения используется тот же самый прибор, что и для измерения ЕС, просто в нем есть внутренний корректирующий фактор, который переводит единицы ЕС в TDS. И здесь есть свои неприятные особенности: в зависимости от производителя, корректирующие факторы в приборах различаются: некоторые используют фактор 500ppm на мСм/см, некоторые – 700 ppm.
Приборы:
В нашем магазине вы можете найти простой и удобный прибор для измерения электропроводности раствора.
Принцип действия солеметра TDS 3 основан на прямой зависимости электропроводности раствора (силы тока в постоянном электрическом поле, создаваемом электродами прибора) от количества растворенных в воде соединений (parts per million, ppm; 1 ppm=1мг/л).
За единицу уровня минерализации (TDS) приняты миллиграмм на литр (мг/л). Это означает вес растворённых веществ в граммах, растворённых в 1 литре воды.
Также уровень минерализации может выражаться в частицах на миллион частиц воды — сокращенно ppm (parts per million — частиц на миллион). Такую аббревиатуру можно встретить в зарубежных источниках.
Это означает количество частиц растворенных в 1 миллионе частиц воды.
Как перевести единицы измерения TDS (ppm) в EC (mS/cm) самостоятельно
Для перевода единицы измерения EC (мкСм/см) в TDS (ppm) необходимо значение в мкСм/см умножить на коэффициент TDS метра (0.5, 0.7 или другой).
Для перевода единицы измерения TDS (ppm) в EC (мкСм/см) необходимо поделить измеренное значение на коэффициент TDS-метра (0.5, 0.7 или другой).
Как определить коэффициент преобразования TDS-метра
Коэффициент преобразования TDS-метра можно определить в том случаи, если прибор одновременно является и EC-метром. В таком случаи, для одного и того же раствора, необходимо измерять показания минерализации (ppm) и электропроводности (мкСм/см). Далее мы делим значение минерализации (ppm) на значение электропроводности (мкСм/см). Полученное число является коэффициентом преобразования данного TDS-метра.