Conductometru electric: Un ghid complet pentru începători

În contextul modern al controlului calității, monitorizării mediului și producției specializate, capacitatea de a evalua cu precizie compoziția fluidelor este primordială.Conductivitatea electrică(EC) reprezintă un parametru fundamental, oferind o perspectivă critică asupra concentrației totale de material ionic dizolvat într-o soluție.contor de conductivitate electrică(EC Meter) este instrumentul analitic indispensabil utilizat pentru cuantificarea acestei proprietăți.

Acest ghid cuprinzător este conceput atât pentru profesioniști, cât și pentru începători, oferind o descriere riguroasă a principiilor, funcției, calibrării și diverselor aplicații ale contorului EC, asigurându-se că începătorii pot integra cu încredere această tehnică esențială de măsurare în fluxul lor de lucru operațional.

Cuprins:

1. Ce este conductivitatea electrică?

2. Ce este un contor de conductivitate electrică?

3. Care este principiul de funcționare al conductivmetrului electric?

4. Ce măsoară un conductivmetru?

5. Toate tipurile de contoare de conductivitate electrică

6. Cum se calibrează un contor de conductivitate electrică?

7. Aplicații largi ale contorului de conductivitate electrică

8. Care este diferența dintre un conductivmetru și un pH-metru?

I. Ce este conductivitatea electrică?

Conductivitatea electrică(κ) este măsura capacității unei substanțe de a transmite un curent electric. În soluțiile apoase, această transmitere nu se realizează prin electroni liberi (ca în metale), ci prin mișcarea ionilor dizolvați. Când sărurile, acizii sau bazele sunt dizolvate în apă, acestea se disociază în cationi încărcați pozitiv și anioni încărcați negativ. Aceste particule încărcate permit soluției să conducă electricitatea.

În general, conductivitatea (σ) este definită matematic ca reciproca rezistivității (ρ), indicând capacitatea unui material de a conduce un curent electric (σ = 1/ρ).

Pentru soluții, conductivitatea depinde direct de concentrația ionilor; pur și simplu,o concentrație mai mare de ioni mobili are ca rezultat direct o conductivitate mai mare.

Deși unitatea internațională standard (Unitate SI) pentru conductivitate este Siemens pe metru (S/m), în aplicații practicecaanaliza calității apeiși analize de laborator, valorile micro-Siemens pe centimetru (µS/cm) sau mili-Siemens pe centimetru (mS/cm) suntmai comune și mai utilizate pe scară largă.

II. Ce este un contor de conductivitate electrică?

An contor de conductivitate electricăeste un dispozitiv analitic precis, conceput pentru a măsura conductivitatea unei soluții, care funcționează prin aplicarea unui câmp electric și cuantificarea fluxului de curent rezultat.

Instrumentul cuprinde de obicei trei unități funcționale principale:

1. Celula de conductivitate (sonda/electrod):Acesta este senzorul care intră în contact cu soluția vizată. Conține doi sau mai mulți electrozi (adesea fabricați din platină, grafit sau oțel inoxidabil) separați de o distanță fixă.

2. Unitatea de măsură:Aceasta este componenta electronică care generează tensiunea de excitație (AC) și procesează semnalul senzorului.

3. Senzorul de temperatură:Această componentă necesară este adesea integrată în sondă pentru a măsura temperatura probei pentru o compensare precisă.

Contorul EC furnizează datele esențiale necesare pentru gestionarea proceselor în care concentrația solidelor dizolvate este critică, cum ar fi purificarea apei și producția de substanțe chimice.

III. Care este principiul de funcționare al conductivmetrului electric?

Principiul măsurării se bazează pe relația dintre conductanță și rezistență, mediată de o geometrie fixă. Aici, haideți să explorăm împreună etapele principale ale măsurării:

1. Aplicarea tensiunii alternative:Aparatul de măsură aplică o tensiune de curent alternativ (CA) precisă și cunoscută între cei doi electrozi din sondă, ceea ce previne polarizarea și degradarea suprafețelor electrozilor.

2. Măsurarea curentului:Conductometrul măsoară magnitudinea curentului (I) care trece prin soluție, iar acest curent este proporțional cu concentrația ionilor mobili.

3. Calculul conductanței:Conductanța electrică (G) a soluției dintre cele două plăci se calculează folosind o formă rearanjată a Legii lui Ohm: G = I/V.

4. Determinarea conductivității:Pentru a obține conductivitatea specifică (κ), conductanța măsurată (G) se înmulțește cu constanta celulei sondei (K): κ = G · K. Constanta celulei (K) este un factor geometric fix definit de distanța (d) dintre electrozi și suprafața lor efectivă (A), K = d/A.

Conductivitatea este foarte sensibilă la temperatură; o creștere de 1°C poate crește valoarea citită cu aproximativ 2-3%. Pentru a asigura comparabilitatea rezultatelor la nivel global, toate contoarele profesionale de conductivitate electrică utilizează compensarea automată a temperaturii (ATC).

Aparatul de măsurare raportează valoarea conductivității măsurate la o temperatură standard, de obicei 25°C, utilizând un coeficient de temperatură definit, asigurând că valoarea raportată este precisă indiferent de temperatura reală a probei în timpul măsurării.

IV. Ce măsoară un conductivmetru?

În timp ce ieșirea fundamentală a contorului EC esteConductivitate electrică, această citire este utilizată în mod curent pentru a cuantifica sau estima alți parametri critici ai calității apei în diverse tipuri de instalații industriale:

1. Conductivitate electrică (EC):Măsurarea directă, raportată în µS/cm sau mS/cm.

2. Solide totale dizolvate (TDS): TDSreprezintă masa totală de materie organică și anorganică dizolvată pe unitatea de volum de apă, exprimată de obicei în mg/L sau părți per milion (ppm). Deoarece EC este puternic corelată cu conținutul ionic (cea mai mare fracțiune de TDS), contorul de EC poate furniza o valoare TDS estimată folosind un factor de conversie (factor TDS), cuprins de obicei între 0,5 și 0,7.

3. Salinitate:Pentru apa salmastră, apa de mare și saramurile industriale, EC este principalul determinant al salinității, care este concentrația totală a tuturor sărurilor dizolvate în apă, de obicei raportată în PSU (unități practice de salinitate) sau părți la mie.

V. Toate tipurile de contoare de conductivitate electrică

Contoarele EC în diverse configurații sunt proiectate pentru a îndeplini cerințele specifice de precizie, mobilitate și monitorizare continuă, iar iată câteva exemple:cel/cea/cei/celecomuntipuri de conductivitatemetricăsunt frecvent întâlnite în diverse scene industriale:

VI. Cum se calibrează un contor de conductivitate electrică?

Calibrarea regulată este obligatorie pentru a menține acuratețea și fiabilitatea oricărui sistem de măsurare EC. Calibrarea standardizează răspunsul contorului la valori cunoscute, verificând constanta celulei (K).

Procedura standard de calibrare:

1. Selecție standard:Selectați un certificatsoluție standard de conductivitate(de exemplu, soluții de clorură de potasiu (KCl) cu valori cunoscute, cum ar fi 1413 µS/cm sau 12,88 mS/cm) care se încadrează în intervalul așteptat al probei.

2. Pregătirea sondei:Clătiți bine electrodul cu apă deionizată (DI) și apoi cu o cantitate mică de soluție standard pentru a condiționa suprafața. Ștergeți cu hârtie tamponată fără scame; nu ștergeți agresiv.

3. Măsurare:Imersați complet sonda în soluția standard, asigurându-vă că nu există bule de aer prinse în apropierea suprafețelor electrozilor. Lăsați temperatura să se stabilizeze.

4. Ajustare:Inițiați funcția de calibrare a contorului. Dispozitivul va citi automat valoarea stabilizată și va ajusta intern parametrii săi (sau va solicita utilizatorului să introducă valoarea standard cunoscută).

5. Verificare:Pentru lucrări de înaltă precizie, verificați calibrarea utilizând o a doua soluție standard, diferită.

VII. Aplicații largi ale conductivmetrului electric

Aplicațiile măsurării EC sunt răspândite și critice în diverse sectoare:

1. Purificarea apei:Monitorizarea eficienței sistemelor de osmoză inversă (RO) și deionizare. Conductivitatea apei ultrapure este o măsură directă a calității acesteia (µS/cm scăzut indică o puritate ridicată).

2. Știința mediului:Evaluarea stării generale de sănătate și a salinității corpurilor de apă naturale (râuri, lacuri, ape subterane), adesea utilizată ca indicator al potențialei poluări sau al scurgerilor de minerale.

3. Agricultură și Horticultură:Controlulconcentrația soluției nutritiveîn hidroponie și fertirigare. Sănătatea plantelor este direct legată de nivelul CE al apei de alimentare.

4. Controlul proceselor industriale:Reglarea ciclurilor de purjare în turnurile de răcire și cazane pentru a preveni depunerile de calcar și coroziunea prin menținerea concentrației de solide dizolvate în limite acceptabile.

5. Mâncare și băuturi:Controlul calității, utilizat pentru măsurarea concentrației ingredientelor (de exemplu, sarea în soluțiile de saramură sau concentrația de acid în băuturi).

VIII. Care este diferența dintre un conductivmetru și un pH-metru?

Deși ambele sunt instrumente esențiale pentru analiza lichidelor, contorul EC șithepH-metrumăsurătorisigurcaracteristici fundamental distincte ale unei soluții:

Într-o analiză completă a apei, ambii parametri sunt necesari. De exemplu, în timp ce o conductivitate ridicată indică prezența multor ioni, pH-ul indică dacă acești ioni contribuie predominant la aciditate sau alcalinitate.