Будь то очищення системи розливу на молочному заводі або захист системи охолодження води на електростанції, правильна робота цих процесів залежить, серед іншого, від значення електропровідності. З нашої статті ви дізнаєтеся теоретичні основи електропровідності води, які допоможуть вам підвищити точність ваших вимірювань провідності.
Електропровідність (ɣ) виражає, наскільки добре матеріал проводить електрику. Отже, електропровідність води (відому як електропровідність води або провідність води) можна визначити як здатність води проводити електричний струм.
У випадку металів саме рух електронів спричиняє протікання струму. У водних розчинах перенесення заряду беруть на себе іони, що утворюються під час розчинення солей, кислот або основ. Провідність залежить від кількості присутніх іонів - чим більше цих молекул присутні в рідині, тим краще вона проводить електрику.
Прилад генерує електричну напругу в розчині, який потрібно виміряти. Потім через нього протікає струм, величина якого залежить від провідності. Залежно від методу або застосування, прилад або (1) підтримує постійний сигнал напруги і реєструє зміну електричного струму, або (2) підтримує постійне значення струму і оцінює зміну напруги
Вимірювання провідності - принципова схема
Обидва методи засновані на законі Ома. При постійній напрузі струм зростає пропорційно провідності. І навпаки, при постійному струмі напруга зменшується зі збільшенням провідності.
Із закону Ома випливає, що вимірювання провідності насправді є вимірюванням опору. Тому значення провідності I/U отримують з величини, оберненої до значення опору.
Закон Ома
Електричний струм між електродами залежить від руху іонів у вимірюваному розчині. Під час вимірювання провідності іони рухаються до електрода, який в кожен момент часу має протилежний заряд. Кожен іон, який досягає однієї з поверхонь електродів, вирівнює частину напруги між електродами. Оскільки він більше не є рухомим, він блокує потік струму.
Цей ефект (поляризацію) можна збалансувати за допомогою змінної напруги. Через постійну зміну поляризації лише невелика кількість іонів досягає електродів і лише на короткий час. Чим більше іонів містить розчин, тобто чим вища його провідність, тим вищу частоту повинен використовувати пристрій, щоб запобігти поляризації електродів.
На провідність води впливають:
ступінь домішок - чим більше домішок у рідині, тим більша провідність. Чиста вода майже не проводить електричний струм.
температура - для правильного вимірювання необхідно знати температуру розчину, оскільки провідність сильно залежить від температури. Підвищення температури на 1°C призводить до збільшення рухливості іонів і, відповідно, до збільшення провідності приблизно на 2% для водопровідної води і приблизно на 6% для води високої чистоти. Температура може бути виміряна автоматично за допомогою датчика температури (наприклад, Pt 100 або Pt 1000) або встановлена користувачем вручну (температурна компенсація).
Двоелектродні вимірювальні комірки - це найпростіша конструкція комірки для вимірювання провідності. Вони складаються з двох електродів і оболонки, яка фіксує обидва електроди. Між електродами подається постійна змінна напруга. Вимірювальним сигналом є струм, що протікає через вимірюваний розчин.
Для промислових вимірювань цілком достатньо двоелектродних вимірювальних комірок. Тип, константа і характер поверхні електродів залежать від конкретного застосування, для якого комірка буде використовуватися.
2-електродні вимірювальні комірки
На 4-електродних вимірювальних мішенях є дві пари електродів. Одна пара вимірює струм, інша - напругу, прикладену до вимірюваного розчину. Перевагою цих приладів є низька чутливість до впливу перешкод опору, викликаних, наприклад, довгими з'єднувальними проводами, домішками або поляризацією. Це призводить до низьких показників, оскільки зменшує напругу, яку електроди прикладають до вимірюваної провідності. Друга пара електродів визначає напругу на вимірюваній провідності розчину. Прилад може враховувати опір перешкод за допомогою електронного налаштування на основі виміряних значень струму/напруги для двох пар електродів.
4-електродні вимірювальні комірки
Кондуктометрія використовується в різних галузях. Вимірювання провідності важливі, зокрема, для промисловості та захисту навколишнього середовища. Залежно від застосування, вимірювання може відбуватися в лабораторії, на місці за допомогою ручного приладу або безперервно, наприклад, у технологічному середовищі.
Вимірювання електролітичної провідності проводиться в таких місцях, як:
очисні споруди
цинковий завод
установки для розливу напоїв
фармацевтичне виробництво
електростанції
опріснювальні установки.
Провідність є важливим інструментом для моніторингу різних типів води (включаючи чисту дистильовану або деіонізовану воду, питну воду, природну воду, технічну воду або хімічну воду) та інших розчинників, таких як загальний вміст розчинених твердих речовин. Використовуйте датчик з низькою комірковою постійною (0,01-0,1 см-1) для вимірювання низької провідності і датчик з високою комірковою постійною (0,5-1,0 см-1) для вимірювання середньої і високої провідності.
Очисні споруди - одне з місць, де вимірюють провідність
Вибір правильного датчика провідності є вирішальним фактором для отримання точних і надійних результатів. Компанія JUMO пропонує високоякісні датчики провідності води - з 2 або 4 електродами і з цифровими інтерфейсами, такими як JUMO digiLine або IO-Link. Ознайомтеся з нашими кондуктометрами і переконайтеся в цьому самі!
