Definicija provodljivosti
Elektrolitička provodljivost, skraćeno EC, je merenje koje se vrši u kome se električni naboji na atomskim ili većim česticama u medijumu pomeraju pod uticajem razlike potencijala. EC je mera koncentracije, ali nije specifična za tip jona. Jon je naelektrisana čestica prisutna u rastvoru koja doprinosi protoku struje. Joni se formiraju kada se so kao što je natrijum hlorid rastvori u vodi da bi se formirale čestice koje imaju električno naelektrisanje. Natrijum hlorid se, na primer, razdvaja na Na+ i Cl¯. Ovo je pojednostavljena definicija jer na merenje utiču mnoge stvari kao što je tip jonskog(ih) jedinjenja(a) rastvorenih u vodi; pokretljivost jona, viskozitet rastvora, temperatura kao i koncentracija.
Električna provodljivost, sposobnost supstance da sprovede električnu struju je recipročna vrednost električnog otpora. „Konduktivnost“ i „otpor“ zavise od geometrijskih dimenzija supstance koja se meri. Provodljivost i otpornost su „normalizovani“ termini koji se koriste za označavanje obimne suštinske osobine supstance. Ovo je merenje koje obezbeđuje standardizovana EC sonda na meraču provodljivosti ili otpora. Merenja provodljivosti se mogu koristiti za dodatna merenja specifična za industriju; Provodljivost usklađena sa TDS, Salinitetom i USP. Mnogi od Hanninih merača takođe pružaju ova merenja.
Jedinice
Merenja
Električna
Otpornost
Električna otpornost r (grčki rho), takođe nazvana Specifični otpor (1cm kocka) koristi jedinice Ohm.cm. Na primer, kaže se da ultračista voda ima vrednost od 18,16 Mohm.cm. na 25°C.
Električna
Konduktivitet
Električna provodljivost s (grčki sigma i drugi simboli koji se takođe koriste, recipročna je otpornost i koristi jedinice Simensa/cm (S/cm, mS/cm, mS/cm, dS/m). Na primer, kaže se da ultračista voda ima provodljivost od: 0,055 mS/cm na 25°C.
IUPAC konvencija
1000 mikroSimena/cm (mS/cm) = 1,0 miliSimena/cm (mS/cm).
Napomena: Pre 1971. mho/cm je bila jedinica za provodljivost. Ova jedinica se još uvek može naći u nekoj starijoj literaturi.
Provodljivost u odnosu na otpornost
Iako su provodljivost i otpornost recipročne jedinice koje se mogu lako pretvoriti, konvencija koristi otpornost za veoma niske koncentracije elektrolita ili kontaminanata u tragovima, tj. ultra čistu vodu, i provodljivost za izražavanje značajnih nivoa soli, tj. morske vode; kupke za galvanizaciju, koncentracije kiselina. Stil elektroda i tehnike merenja takođe doprinose uspehu u pouzdanom merenju provodljivosti ili otpornosti. Merenja provodljivosti se mogu koristiti za pružanje korisnih merenja specifičnih za industriju, kao što su provodljivost usklađena sa TDS, Salinitetom i USP, a mnogi Hannini merači provodljivosti obezbeđuju računarsku snagu za automatsko obezbeđivanje ovih merenja.
TDS
TDS (total dissolved solids), je metoda koja se koristi za određivanje sadržaja čvrstih materija u rastvoru. Da bi se odredio TDS, rastvor čija je zapremina poznata se ispari i ostatak se odmeri. Merenje provodljivosti se obično koristi za procenu TDS (ukupnih rastvorenih čvrstih materija) na osnovu pretpostavke da su čvrste materije pretežno jonske prirode i da je odnos između rastvorenih jona i provodljivosti poznat. TDS koristi jedinice mg/L (ppm) ili g /L. Na nekim brojilima korisnik može da unese TDS faktor za konverziju. Na osnovnijim jedinicama faktor se automatski postavlja na 0,50 A tipično.
TDS faktor za jake jonske rastvore je 0,5, dok je za slabe jonske rastvore (npr. đubriva) 0,7.
TDS = faktor k EC₂₅
Na primer: provodljivost od 100 mS/cm je TDS od 50ppm kada je faktor 0,5.
Salinitet
Merenje provodljivosti se može koristiti za određivanje saliniteta jer se odnosi na opštu okeanografiju
koristiti.
U upotrebi su tri merne skale koje su u zavisnosti od sofisticiranosti merača dostupne za merenje saliniteta u morskoj vodi. 3 skale su praktična skala slanosti (PSU); 1978, Procentualna skala (%); i skala prirodne morske vode (g/L); 1966.
Praktični salinitet i prirodna morska voda zahtevaju kalibraciju provodljivosti. Merači imaju algoritme za pretvaranje merenja u željenu skalu. NaCl % zahteva kalibraciju u standardu HI70371. Prenosivi merači sa ovim merenjem olakšavaju merenje saliniteta u akvarijumima sa slanom vodom i bočatim vodama.
Konduktivitet
i Temperatura
Provodljivost se menja sa koncentracijom jona i sa temperaturom. Na primer, standardni rastvor kalijum hlorida koji se koristi za kalibraciju ćelijske konstante i mosta provodljivosti menja provodljivost kao što je prikazano u tabeli desno.
Promena dve varijable učinila bi skoro nemogućim uzimanje korisnih merenja provodljivosti. Ako bi se temperatura održavala konstantnom, merenje provodljivosti bi imalo samo promenljivu koncentraciju jona. Apsolutna provodljivost je merenje provodljivosti bez temperaturne kompenzacije. Ako je promena provodljivosti sa promenom temperature rastvora poznata karakteristika, merenja provodljivosti se mogu korigovati na referentnu temperaturu (obično 20 ili 25°C) pažljivim merenjem temperature rastvora. Na sreću, Hanna EC senzori imaju ugrađeni senzor temperature za merenje temperature rastvora. Kompenzacija koriguje izmerenu provodljivost na referentnu temperaturu primenom fiksnog faktora b za linearnu kompenzaciju. Vrhunski merači omogućavaju podešavanje b da bi se kompenzovala različita rešenja i dozvoljavaju podešavanje referentne temperature u širem opsegu temperatura. b za neutralne soli je tipično između 1,5 do 2,2%/°C.
EC₂₅= ECk (1+ b₂₅(Tk—25))
(USP) Provodljivost u skladu sa farmakopejom Sjedinjenih Država
Merenja provodljivosti se koriste za pripremu farmaceutske vode za injekcije (VFI) širom sveta. Hanna EC sonde i merači mogu vam omogućiti da ispunite USP <645 >zahteve za provodljivost vode i Evropske farmakopeje 2.2.38 Test provodljivosti za <USP> & EP prečišćenu vodu i vodu za injekcije. stepen usklađenosti koristi provodljivost kao osnovu jonskih zagađivača. Potrebni su faktori kao što su tačnost, rezolucija, sigurnost konstantne ćelije i sposobnost merenja apsolutne provodljivosti. Faza 1 koristi linijska merenja provodljivosti za usaglašenost i ograničenje temperature/provodljivosti za usaglašenost. Voda koja ne prelazi granice Faze 1 mora se zatim ispitati u skladu sa zahtevima Faze 2. Ovo je laboratorijska tehnika koja je pojednostavljena korišćenjem naših merača sa firmverom USP aplikacije. Oni nude programabilne zadate tačke da premaše minimalne ispunjavaju USP i EP zahteve i uputstva za vođenje tehničara. Voda koja ne prođe u Fazi 2 mora se testirati na pH.
Korišćenje Hanna provodljivosti će pomoći u ispunjavanju ciljeva USP prečišćene vode i zahteva VFI koji uključuju poboljšani kvalitet vode, poboljšanu pouzdanost opreme i smanjenje broja potrebnih testova.
Kalibracija provodljivosti
Standardi provodljivosti su rastvori soli za koje su poznate provodljivost i temperaturna zavisnost. Postoji dobro definisan odnos između koncentracije kalijum hlorida i elektrolitičke provodljivosti, tako da se rastvori KCl obično koriste kao standardi. Standard se koristi za određivanje ćelijske konstante, u teoriji definisane zapremine geometrijske konstante. Standarde od 84 mS/cm, 1413 mS/cm, 5,00 mS/cm ili 12,88 mS/cm, 80 mS/cm i 111,8 mS/cm proizvodi Hanna. Kalibracija se sprovodi sa vrednošću bliskom provodljivosti uzorka. Ako je poznata tačna konstanta ćelije, neki brojila dozvoljavaju ručni unos faktora. Ovo obezbeđuje maksimalnu fleksibilnost i tačnost merenja. Naši stolni merači istraživačkog kvaliteta omogućavaju kalibraciju nekoliko tačaka radi poboljšanja tačnosti u širem opsegu merenja.
Vrste provodljivosti
Hanna proizvodi tri tipa sondi za provodljivost, najjednostavniji dizajn je sonda sa 2 elektrode koja koristi amperometrijski pristup za merenje; poznati naizmenični napon se primenjuje na određenoj frekvenciji između para elektroda u rastvoru. Proizvedena struja se meri i izveštava u jedinicama provodljivosti koje se odnose na kalibrisani standard. Elektrode su napravljene od grafita ili metala. Zaprljavanje usled mineralnih naslaga i polarizacija pri visokim koncentracijama su nedostaci ove tehnologije. Sonde sa dve elektrode najbolje se koriste u aplikacijama za čistu vodu kada provodljivost ostaje manja od 5 mS/cm.
Provodljivost sa četiri elektrode (provodljivost sa četiri prstena) koristi potencimetrijski pristup za merenje; naizmenična struja se primenjuje na spoljne dve „pogonske“ elektrode da bi se indukovala struja u rastvoru. Napon se meri između unutrašnjeg para elektroda u rastvoru. Napon je proporcionalan provodljivosti. Ova tehnologija proširuje linearni opseg merenja na tri decenije. Elektrode se izrađuju od grafita, nerđajućeg čelika ili platine. Efekti polarizacije su smanjeni.
Sonde sa dve i četiri elektrode mogu da imaju spoljni omotač preko ćelijskog kanala. Navlaka mora da ostane na mestu tokom merenja, jer to definiše zapreminu izmerenog rastvora i faktor ćelije sonde.
Treći tip sonde za provodljivost koju proizvodi Hanna često se nalazi u industrijskim procesima povezanim sa kontrolerom. Sonda za induktivnu, bezelektronsku ili toroidnu provodljivost koristi dva ili više toroidnih transformatora koji su induktivno spojeni jedan pored drugog i uklopljeni u inertni plastični omotač. Primenom napona visoke frekvencije na pogonski toroid, razvija se magnetno polje koje indukuje struju u okolnom rastvoru. Toroid prijemnika na drugoj strani senzora meri jačinu indukovane struje. Snaga zavisi od provodljivosti rastvora. Prednosti ove tehnologije su da nema efekata polarizacije, izbor materijala za inkapsulaciju može proizvesti otpornost na hemikalije i relativnu otpornost na prljanje, a rešenja nisu potrebna za kalibraciju.
