Meranie vodivosti – príručka k teórii

Elektrická vodivosť sa meria už dlhšie než 100 rokov a aj v dnešnej dobe predstavuje dôležitý a často používaný parameter. Vďaka vysokej spoľahlivosti, citlivosti a relatívne nízkym nákladom na zariadenie je vodivosť cenným a jednoducho používateľným nástrojom na kontrolu kvality. Elektrická vodivosť je nešpecifický súhrnný parameter týkajúci sa všetkých rozpustených druhov iónov (soli, kyseliny, zásady a niektorých organických látok) v roztoku. Znamená to, že tento postup nedokáže odlišovať medzi rôznymi druhmi iónov. Načítaná hodnota je proporcionálna vzhľadom na kombinovaný vplyv všetkých iónov v roztoku. Preto ide o dôležitý nástroj na monitorovanie a dohľad nad širokou škálou rôznych typov vody (čistá voda, pitná voda, prírodná voda, priemyselná voda ap.) a ďalších rozpúšťadiel. Používa sa aj na určovanie koncentrácie vodivých chemikálií.

… ďalšie informácie nájdete v príručke k teórii merania vodivosti…

2.1 Elektrická vodivosť – základné informácie

Elektrická vodivosť je schopnosť materiálu prenášať elektrický prúd. Výraz „vodivosť“ je taktiež možné používať v iných kontextoch (napríklad tepelná vodivosť). Na zjednodušenie sa výraz vodivosť v tejto príručke vždy používa v zmysle elektrickej vodivosti.

Prenos elektriky hmotou vždy vyžaduje existenciu nabitých častíc. Vodiče je možné na základe charakteru nabitých častíc klasifikovať do dvoch skupín. Vodiče v prvej skupine sa skladajú zo štruktúry atómov s vonkajším elektrónovým obalom. Elektróny v takomto „elektrónovom oblaku“ sa môžu voľne oddeľovať od ich atómu a prenášať elektriku štruktúrou, a teda aj
materiálom. Do tejto skupiny patria kovy, grafit a niektoré ďalšie chemické zlúčeniny.

Vodiče v druhej skupine sa nazývajú iónovými vodičmi. Na rozdiel od vodičov prvej skupiny nie je tok prúdu spôsobený voľne sa pohybujúcimi elektrónmi, ale iónmi. Preto prenos náboja v elektrolytoch vždy súvisí s prenosom hmoty. Vodiče v druhej skupine pozostávajú z elektricky nabitých a pohyblivých iónov a nazývajú sa elektrolyty. K ionizácii dochádza vďaka rozpúšťaniu v polarizovanom rozpúšťadle (napríklad vo vode) alebo formou topenia.

2.2 Definícia vodivosti


Podľa Ohmovho zákona (1) je napätie (V) v celom roztoku proporcionálne k pretekajúcemu prúdu (I):

R = odpor (ohm, Ω)

V = napätie (volt, V)

I = prúd (ampér, A)

Odpor (R) je konštanta proporcionálnosti a môžete ho vypočítať použitím odmeraného prúdového prietoku v prípade, ak použijete známe napätie:

… ďalšie informácie nájdete v príručke k teórii merania vodivosti…

2.1 Elektrická vodivosť – základné informácie

2.2 Definícia vodivosti

2.3 Vodivosť roztokov

2.3.1 Rozpustené ióny

2.3.2 Samočinná ionizácia vody

2.4 Princípy merania

2.5 Snímač vodivosti

2.5.1 2-pólový vodivostný článok

2.5.2 4-pólový vodivostný článok

2.5.3 Materiál

2.5.4 Výber správneho snímača

2.6 Efekty teploty

2.6.1 Lineárna korekcia teploty

2.6.2 Nelineárna korekcia

2.6.3 Čistá voda

2.6.4 Žiadny produkt

2.7 Interferencia merania vodivosti

2.7.1 Rozpustenie plynných látok

2.7.2 Vzduchové bubliny

2.7.3 Povrchová úprava elektródy

2.7.4 Chyby súvisiace s geometriou – efekty poľa

Vodivosť sa meria v rámci širokej škály rôznych aplikácií. Druhá časť tejto príručky obsahuje množstvo aplikačných poznatkov. Na úvod ide o oblasti všeobecného prevádzkového režimu na kalibráciu, overovanie a merania vodivosti vrátane špeciálneho prípadu merania nízkej vodivosti. V ďalších častiach uvádzame informácie o údržbe a skladovaní snímačov vodivosti. Nasledujúce kapitoly obsahujú podrobné informácie o najdôležitejších aplikáciách.

Všetky merací prístroje vodivosti od spoločnosti METTLER TOLEDO ponúkajú okrem meraní vodivosti ďalšie režimy merania. Tabuľka 7 obsahuje prehľad režimov merania, ktoré merací prístroj ponúka. Časť 3.6 obsahuje podrobné informácie o meraniach TDS, slanosti, vodivostného popolčeka a bioetanolu.

… ďalšie informácie nájdete v príručke k teórii merania vodivosti…

3.1 Kalibrácia a overenie

3.2 Tipy na používanie štandardných roztokov

3.3 Meranie

3.4 Meranie nízkej vodivosti

3.5 Údržba a skladovanie

3.6 Špecifické aplikácie

3.6.1 TDS

3.6.2 Merania koncentrácie

3.6.3 Slanosť

3.6.4 Ultračistá voda

3.6.5 Odpor

3.6.6 Vodivostný popolček

3.6.7 Bioetanol

Ako vyberiem správny snímač?

Po kontrole nasledujúcich troch kritérií môžete vybrať správny snímač.

1. Chemická stabilita:

• Medzi materiálom snímača a vzorkou nesmie dochádzať k žiadnym chemickým reakciám.

2. Typ konštrukcie:

• 2-pólový snímač: najvhodnejšie riešenie na merania nízkej vodivosti
• 4-pólový snímač: najvhodnejšie riešenie na merania strednej až vysokej vodivosti

3. Konštanta článku:

• Na merania nízkej vodivosti použite snímač s nízkou konštantou článku (0,01 – 0,1 cm-1)
  a na merania strednej až vysokej vodivosti použite snímač s vysokou konštantou článku (0,5 – 1,0 cm-1).

… ďalšie informácie nájdete v príručke k teórii merania vodivosti…

Vyhľadajte správny snímač vodivosti v niektorej z našich príručiek k snímačom

Striedavý prúd (AC): tok elektrického náboja, ktorý pravidelne mení smer.

Anión:                               záporne nabitý ión.

Kalibrácia:                       empirické určovanie konštanty článku formou merania štandardného roztoku.

Katión:                              kladne nabitý ión.

Konštanta článku K [cm-1]:    Teoretická: K = l/A, pomer vzdialenosti medzi elektródami (l) a efektívnej prierezovej
                                         oblasti elektrolytu medzi pólmi (A).
                                        Konštanta článku sa používa na transformáciu konduktancie na vodivosť a je určená kalibráciou.
                                        Rozdiel medzi teoretickou a reálnou konštantou článku je spôsobený siločiarami.

Konduktancia G [S]:        schopnosť materiálu prenášať elektrickú energiu.

… ďalšie informácie nájdete v príručke k teórii merania vodivosti…

 

… ďalšie informácie nájdete v príručke k teórii merania vodivosti…

6.1 Faktory korekcie teploty f₂₅ pre nelineárnu korekciu

6.2 Tepelné koeficienty (hodnoty α) pre normy vodivosti METTLER TOLEDO

6.3 Faktory prevodu vodivosti na TDS