La conductivité électrolytique, abrégée en EC, est une mesure effectuée dans laquelle les charges électriques sur des particules atomiques ou de plus grande taille dans un milieu sont déplacées sous l’influence d’une différence de potentiel. L’EC est une mesure de concentration, mais elle n’est pas spécifique au type d’ion. Un ion est une particule chargée présente dans la solution qui contribue au passage du courant. Les ions se forment lorsqu’un sel tel que le chlorure de sodium est dissous dans l’eau pour former des particules ayant des charges électriques. Le chlorure de sodium, par exemple, se sépare en Na+ et Cl¯. Il s’agit d’une définition simplifiée car la mesure est affectée par de nombreux facteurs tels que le type de composé(s) ionique(s) dissous dans l’eau ; la mobilité des ions, la viscosité de la solution, la température ainsi que la concentration.
La conductance électrique, la capacité d’une substance à conduire un courant électrique est l’inverse de la résistance électrique. La « conductance » et la « résistance » dépendent des dimensions géométriques de la substance mesurée. La conductivité et la résistivité sont des termes « normalisés » qui sont utilisés pour désigner une propriété intrinsèque globale d’une substance. Il s’agit de la mesure fournie par une sonde EC normalisée sur un conductivimètre ou un résistivimètre. Les mesures de conductivité peuvent être utilisées pour fournir des mesures supplémentaires spécifiques à l’industrie ; Conforme aux normes TDS, salinité et USP. De nombreux compteurs de Hanna fournissent également ces mesures.
Résistivité
électrique
La résistivité électrique ρ (grec rho), également appelée résistance spécifique (cube de 1 cm) utilise des unités d’Ohm.cm. Par exemple, on dit que l’eau ultra pure a une valeur de 18,16 Mohm.cm. à 25°C.
Conductivité
électrique
Conductivité électrique σ (sigma grec et autres symboles également utilisés, est l’inverse de la résistivité et utilise des unités de Siemens/cm (S/cm, mS/cm, μS/cm, dS/m). Par exemple, on dit que l’eau ultra pure a une conductivité de : 0,055 μS/cm à 25°C.
1000 microSiemens/cm (μS/cm) = 1,0 milliSiemens/cm (mS/cm).
Remarque : Avant 1971, mho/cm était l’unité utilisée pour la conductivité. Cette unité peut encore être trouvée dans certaines publications plus anciennes.
Bien que la conductivité et la résistivité soient des unités réciproques qui peuvent être converties facilement, la convention utilise la résistivité pour de très faibles concentrations d’électrolyte ou des traces de contaminants, c’est-à-dire l’eau ultrapure, et la conductivité pour exprimer des niveaux de sel significatifs, c’est-à-dire l’eau de mer; bains de galvanoplastie, concentrations acides. Le style d’électrode et les techniques de mesure contribuent également au succès des mesures de conductivité ou de résistivité de manière fiable. Les mesures de conductivité peuvent être utilisées pour fournir des mesures utiles spécifiques à l’industrie telles que la conductivité conforme au TDS, à la salinité et à l’USP et de nombreux conductimètres de Hanna fournissent la puissance de calcul pour fournir ces mesures automatiquement.
Le TDS (total des solides dissous) est une méthode utilisée pour déterminer la teneur en solides d’une solution. Pour déterminer le TDS, la solution dont le volume est connu est évaporée et le résidu pesé. Une mesure de conductivité est couramment utilisée pour estimer le TDS (Total Dissolved Solids) sur la base de l’hypothèse que les solides sont principalement de nature ionique et que la relation entre les ions dissous et la conductivité est connue.TDS utilise des unités de mg/L (ppm), ou g /L.Sur certains compteurs, l’utilisateur peut saisir le facteur TDS pour la conversion. Sur les unités plus basiques, le facteur est automatiquement réglé sur 0,50 A typique.
Le facteur TDS pour les solutions ioniques fortes est de 0,5, tandis que pour les solutions ioniques faibles (par exemple, les engrais) est de 0,7.
TDS = facteur x EC₂₅
Par exemple : une conductivité de 100 μS/cm correspond à une TDS de 50 ppm lorsque le facteur est de 0,5.
Les mesures de conductivité peuvent être utilisées pour déterminer la salinité en ce qui concerne l’utilisation océanographique
générale.
Trois échelles de mesure sont utilisées et, selon la sophistication du compteur, sont disponibles pour la mesure de la salinité dans l’eau de mer. Les 3 échelles sont l’échelle pratique de salinité (PSU); 1978, Échelle de pourcentage (%) ; et Échelle de l’eau de mer naturelle (g/L) ; 1966.
La salinité pratique et l’eau de mer naturelle nécessitent un étalonnage de la conductivité. Les compteurs ont les algorithmes pour convertir la mesure à l’échelle souhaitée. NaCl % nécessite un étalonnage dans la norme HI70371. Les compteurs portables avec cette mesure facilitent la mesure de la salinité dans les aquariums d’eau salée et les eaux saumâtres.
et température
La conductivité change avec la concentration en ions et avec la température. Par exemple, une solution standard de chlorure de potassium utilisée pour l’étalonnage d’une constante de cellule et d’un pont de conductivité modifie la conductivité comme indiqué dans le tableau à droite.
Avoir deux variables changeantes rendrait presque impossible de prendre des mesures de conductivité utiles. Si la température était maintenue constante, la mesure de la conductivité n’aurait que la variable de concentration en ions. La conductivité absolue est une mesure de conductivité sans compensation de température. Si le changement de conductivité avec le changement de température d’une solution est une caractéristique connue, les mesures de conductivité peuvent être corrigées à une température de référence (généralement 20 ou 25°C) en mesurant soigneusement la température de la solution. Heureusement, les capteurs Hanna EC intègrent un capteur de température intégré pour mesurer la température de la solution. La compensation corrige la conductivité mesurée à une température de référence en appliquant un facteur fixe β pour la compensation linéaire. Les compteurs haut de gamme permettent le réglage de β pour compenser diverses solutions et permettent le réglage d’une température de référence sur une plage de températures plus large. β pour les sels neutres est généralement compris entre 1,5 et 2,2 %/°C.
EC₂₅= ECx (1+ β₂₅ (Tx—25))
Les mesures de conductivité sont utilisées pour la préparation d’eau pharmaceutique pour injection (WFI) dans le monde entier. Les sondes et compteurs Hanna EC peuvent vous permettre de répondre à l’USP<645> Exigences de conductivité de l’eau et pharmacopée européenne 2.2.38 Test de conductivité pour l’eau purifiée USP et EP et l’eau pour injection.USP<645> avec conformité en trois étapes utilise la conductivité comme base des contaminants ioniques. Des facteurs tels que la précision, la résolution, la certitude constante de la cellule et la capacité à mesurer la conductivité absolue sont nécessaires. L’étape 1 utilise des mesures de conductivité en ligne pour la conformité et une limite de température/conductivité pour la conformité. L’eau qui ne dépasse pas les limites de l’étape 1 doit ensuite être testée selon les exigences de l’étape 2. Il s’agit d’une technique de laboratoire simplifiée à l’aide de nos compteurs avec micrologiciel d’application USP. Ils offrent des points de consigne programmables pour dépasser le minimum conforme aux exigences USP et EP et des invites pour guider le technicien. L’eau qui ne passe pas à l’étape 2 doit être testée pour le pH.
L’utilisation de la conductivité Hanna aidera à atteindre les objectifs des exigences USP Purified Water et WFI qui incluent une meilleure qualité de l’eau, une fiabilité améliorée de l’équipement et une réduction du nombre de tests requis.
Les étalons de conductivité sont des solutions salines dont la conductivité et la dépendance à la température sont connues. Une relation bien définie entre la concentration de chlorure de potassium et la conductivité électrolytique existe, de sorte que les solutions de KCl sont généralement utilisées comme étalons. Un étalon est utilisé pour déterminer la constante de cellule, en théorie un volume constant géométrique défini. Des étalons de 84 μS/cm, 1413 μS/cm, 5,00 mS/cm ou 12,88 mS/cm, 80 mS/cm et 111,8 mS/cm sont fabriqués par Hanna. L’étalonnage est effectué avec une valeur proche de la conductivité des échantillons. Si la constante de cellule exacte est connue, certains compteurs permettent la saisie manuelle du facteur. Cela garantit une flexibilité et une précision de mesure maximales. Nos compteurs de table de qualité recherche permettent d’étalonner plusieurs valeurs de points pour une précision améliorée sur une plage de mesure plus large.
Trois types de sondes de conductivité sont fabriquées par Hanna, la conception la plus simple est une sonde à 2 électrodes qui utilise une approche ampérométrique pour effectuer la mesure ; une tension alternative connue est appliquée à une fréquence spécifique entre une paire d’électrodes en solution. Le courant produit est mesuré et rapporté en unités de conductivité référencées à une norme étalonnée. Les électrodes sont en graphite ou en métal. L’encrassement dû aux gisements minéraux et la polarisation à forte concentration sont des inconvénients de cette technologie. Les sondes à deux électrodes sont mieux utilisées dans les applications d’eau propre lorsque les conductivités restent inférieures à 5 mS/cm.
La conductivité à quatre électrodes (conductivité à quatre anneaux) utilise une approche potentiométrique pour effectuer la mesure ; un courant alternatif est appliqué aux deux électrodes « d’entraînement » externes pour induire un courant dans la solution. La tension est mesurée entre la paire interne d’électrodes en solution. La tension est proportionnelle à la conductivité Cette technologie étend la gamme linéaire de mesure sur trois décades. Les électrodes sont en graphite, en acier inoxydable ou en platine. Les effets de polarisation sont réduits.
Les sondes à deux et quatre électrodes peuvent incorporer un manchon extérieur sur le canal cellulaire. Le manchon doit rester en place pendant la mesure car cela définit le volume de solution mesuré et le facteur de cellule de la sonde.
Le troisième type de sonde de conductivité fabriquée par Hanna se trouve souvent dans les processus industriels connectés à un contrôleur. Une sonde de conductivité inductive, sans électrode ou toroïdale utilise deux transformateurs toroïdaux ou plus qui sont couplés par induction côte à côte et enfermés dans une gaine en plastique inerte. En appliquant une tension haute fréquence au tore d’entraînement, un champ magnétique se développe qui induit un courant dans la solution environnante. Un tore récepteur de l’autre côté du capteur mesure l’intensité du courant induit. La force dépend de la conductivité de la solution. Les avantages de cette technologie sont l’absence d’effets de polarisation, le choix du matériau d’encapsulation peut produire une résistance chimique et une immunité relative à l’encrassement, et les solutions ne sont pas nécessaires pour l’étalonnage.
