Ūdeņraža un hidroksiljonu koncentrāciju reizinājums ķīmiski tīrā ūdenī ir nemainīgs lielums, kas vienāds ar 10 -14 25 °C temperatūrā. Tas paliek nemainīgs tādu vielu klātbūtnē, kas disociējas, veidojot ūdeņraža un hidroksiljonus. Tīrā ūdenī ūdeņraža un hidroksiljonu koncentrācijas ir 10 -7 mol/dm 3, kas atbilst šķīduma neitrālajam stāvoklim. Skābos šķīdumos [H + ] > 10 -7 mol/dm 3 un sārmainos šķīdumos [H + ]< 10 -7 моль/дм 3 .

Ērtības labad, izsakot ūdeņraža jonu koncentrāciju ūdenī, tiek izmantota vērtība, kas ir to koncentrācijas decimāllogaritms, kas ņemts ar pretēju zīmi. Šo daudzumu sauc pH vērtība un ir norādīts pH(pH = - log¢).

PH vērtība ir viens no svarīgākajiem ūdens kvalitātes rādītājiem un raksturo ūdens skābju-bāzes līdzsvara stāvokli. No pH vērtības ir atkarīga ūdens biotas attīstība un vitālā aktivitāte, dažādu elementu migrācijas formas un ūdens agresīvā ietekme uz saimniekiežiem, metāliem un betonu.

Virszemes ūdeņu pH vērtību ietekmē karbonātu līdzsvara stāvoklis, organisko vielu fotosintēzes un sabrukšanas procesu intensitāte, humusvielu saturs.

Lielākajā daļā ūdenstilpju ūdens pH parasti svārstās no 6,3 līdz 8,5. Upju un ezeru ūdeņos pH vērtības ir zemākas ziemā nekā vasarā.

Virszemes ūdeņu, kas pakļauti intensīvam notekūdeņu piesārņojumam vai gruntsūdeņu ietekmei, pH vērtība var mainīties plašākās robežās, jo to sastāvā ir spēcīgas skābes vai bāzes.

Īpatnējā elektrovadītspēja (elektriskā vadītspēja) - ūdens spējas vadīt elektrisko strāvu kvantitatīvais raksturlielums. Tīri fizikālā nozīmē tas ir ūdens elektriskās pretestības apgrieztā vērtība 25 ° C temperatūrā, kas atrodas starp diviem elektrodiem ar virsmu 1 cm 2, attālums starp kuriem ir 1 cm Elektrovadītspējas mērvienība Siemens uz 1 m (S/m). Ūdenim kā mērvienību tiek izmantotas atvasinātās vērtības - miliSiemens uz 1 m (mS/m) vai mikrosīmens uz 1 cm (μS/cm).

Vairumā gadījumu zemes virszemes ūdeņu īpatnējā elektrovadītspēja ir aptuvens raksturlielums neorganisko elektrolītu koncentrācijai ūdenī - Na katjoni+ , K + , Ca 2+ , Mg 2+ un Clˉ, SO 4 2-, HCO 3 - anjoni . Citu jonu klātbūtne, piem. Fe (II), Fe (III), Mn (II), NO 3 - , HPO 4 2- parasti maz ietekmē elektriskās vadītspējas vērtību, jo šie joni reti sastopami ūdenī ievērojamā daudzumā. Ūdeņraža un hidroksiljoni to parasto koncentrāciju diapazonā virszemes ūdeņos praktiski neietekmē elektrovadītspēju. Tikpat maza ir izšķīdušo gāzu ietekme.

Tādējādi zemes virszemes ūdeņu īpatnējā elektrovadītspēja galvenokārt ir atkarīga no to mineralizācijas un parasti ir robežās no 50 līdz 10 000 µS/cm.

Ūdens pH mēra potenciometriski, bet īpatnējo elektrovadītspēju mēra ar konduktometrisko metodi, izmantojot atbilstošus instrumentus - pH metrus (jonomērus) un konduktometrus. Mūsdienu ierīces (jonomēru-sāļu mērītāji) ir aprīkotas ar sensoriem abiem indikatoriem un ļauj tos mērīt gandrīz vienlaikus.

RD 52.24.495-2005

NORĀDĪJUMU DOKUMENTS

ŪDEŅRAŽA INDIKATORS UN ĪPAŠĀ ŪDENS ELEKTRISKĀ VADĪTĀJS. METODE MĒRĪJUMU VEIKŠANAI, IZMANTOJOT ELEKTROMETRISKO METODI

Ieviešanas datums 2005-07-01

Pielietojuma zona

Šajā vadlīniju dokumentā ir noteiktas metodes ūdeņraža indeksa mērījumu veikšanai (turpmāk – metode) diapazonā no 4 līdz 10 vienībām. pH un elektrovadītspēja robežās no 5 līdz 10 000 μS/cm zemes virszemes ūdeņu un attīrīto notekūdeņu paraugos ar elektrometrisko metodi.

Mērījumu kļūdu raksturojums

Mērīšanas metode

Mērot ūdens pH ar elektrometrisko metodi, tiek izmantota sistēma, kas sastāv no stikla elektroda, kura potenciāls ir atkarīgs no ūdeņraža jonu koncentrācijas (aktivitātes), un palīgelektroda. Iegremdējot ūdens paraugā, elektrodu sistēma attīsta emf, kas lineāri ir atkarīga no ūdeņraža jonu aktivitātes.

Elektrovadītspējas mērīšana balstās uz elektriskās pretestības mērīšanu šķīdumam, kas atrodas starp diviem platīna (platinizētiem) elektrodiem ar virsmas laukumu 1 cm 2, attālums starp kuriem ir 1 cm.

Temperatūrai mainoties par 1 °C, īpatnējās elektrovadītspējas vērtība mainās (palielinās, paaugstinoties temperatūrai) par aptuveni 2%. Tāpēc, lai novērstu šo kļūdu, mērījumus veic ar temperatūru kontrolētā paraugā vai izmantojot automātisko temperatūras kompensatoru. Pretējā gadījumā rezultātos tiek veiktas atbilstošas ​​korekcijas.

Drošības un vides prasības

kur v t ir īpatnējās elektriskās vadītspējas vērtība mērīšanas temperatūrā, µS/cm;

f - temperatūras korekcija (pielikums).

Ja ierīce ir kalibrēta citās mērvienībās, mērījumu rezultāts ir jāpārvērš mikrosīmens uz centimetru.

kur pH ir divu rezultātu vidējais aritmētiskais, kuru starpība nepārsniedz atkārtojamības robežu r (0,06 pH vienības).

kur: v ir divu rezultātu vidējais aritmētiskais, kuru starpība nepārsniedz atkārtojamības robežu r (2,77 s r);

± D - mērījumu kļūdu robežas ( tabula ).

Šajā gadījumā faktiskā mērījumu temperatūra tiek norādīta, ja tika veikta automātiska vai matemātiska rezultāta korekcija. Mērījumu rezultāta skaitliskajām vērtībām jābeidzas ar ciparu, kas ir tāds pats kā kļūdas raksturlieluma vērtības.

12 Mērījumu rezultātu kvalitātes kontrole, ieviešot tehniku ​​laboratorijā

3 Ieviešot tehniku ​​laboratorijā, tiek nodrošināts:

Mērīšanas procedūras veicēja darbības kontrole (pamatojoties uz atkārtojamības novērtējumu, īstenojot atsevišķu kontroles procedūru);

Mērījumu rezultātu stabilitātes uzraudzība (pamatojoties uz atkārtojamības standartnovirzes stabilitātes monitoringu).

Mērīšanas procedūras veicēja darbības vadības algoritms ir dots RD 52.24.495-2005.

Operatīvās uzraudzības biežums un mērījumu rezultātu stabilitātes uzraudzības procedūras ir reglamentētas Laboratorijas kvalitātes rokasgrāmatā.

Valsts ķīmijas institūta galvenais metrologs A.A. Nazarova

Labdien
Sakiet, vai ir kāda teorētiska metode ūdens vadītspējas noteikšanai ar tajā izšķīdušiem savienojumiem, ja ir zināma ūdens sākotnējā vadītspēja un precīzs ūdenī izšķīdušo savienojumu kvantitatīvais saturs.

Pateicos jau iepriekš!

Precīzs īpatnējās elektriskās vadītspējas aprēķins tiek veikts, izmantojot īpašas empīriskas formulas, izmantojot kalibrētus kālija hlorīda šķīdumus ar iepriekš zināmu elektrovadītspējas vērtību. Ierasts parādīt izmērīto vērtību, izmantojot Siemens mērvienību, 1 cm ir apgriezts 1 oms. Turklāt sālsūdenim pētījuma rezultāti tiek parādīti S/m, bet saldūdenim – µS/metrs, tas ir, mikrosīmens. Ūdens šķīdumu elektriskās vadītspējas mērīšana SEP nosaka destilētam ūdenim SEP vērtību no 2 līdz 5 μS/metrs, atmosfēras nokrišņiem vērtību no 6 līdz 30 vai vairāk μS/metrs, bet svaigiem upju un ezeru ūdeņiem tajos apgabalos, kur gaisa vide ir stipri piesārņota, SEP. vērtība var mainīties robežās no 20-80 µS/cm.

Lai mazinātu šo problēmu, bieži tiek izmantoti četri elektrodi, nevis divi. Elektrodu polarizāciju var novērst vai samazināt, pieliekot maiņstrāvu un regulējot mērījumu frekvenci. Zemas frekvences tiek izmantotas, lai mērītu zemu vadītspēju, kur polarizācijas pretestība ir salīdzinoši maza. Augstas frekvences tiek izmantotas, lai mērītu augstas vadītspējas vērtības. Mūsdienu digitālie divu elektrodu vadītspējas mērītāji parasti izmanto sarežģītas maiņstrāvas viļņu formas un temperatūras kompensāciju.

Lai tuvinātu SEP, varat izmantot empīriski atrasto sakarību starp SEP un sāls saturu ūdenī (sāļumu):

UEP ( µS/cm ) = sāls saturs (mg / l) / 0,65

Tas ir, lai noteiktu SEP (μS/cm), sāls saturu (ūdens mineralizāciju) (mg/l) dala ar korekcijas koeficientu 0,65. Šī koeficienta vērtība mainās atkarībā no ūdens veida diapazonā no 0,55 līdz 0,75. Nātrija hlorīda šķīdumi labāk vada strāvu: NaCl saturs (mg/l) = 0,53 µS/cm vai 1 mg/l NaCl nodrošina elektrisko vadītspēju 1,9 µS/cm.

Eksperiments: kopējās mineralizācijas un vadītspējas mērīšana

Tie ir rūpnīcā kalibrēti un bieži vien ir jākalibrē uz lauka, jo šūnu konstante laika gaitā mainās. Tas var tikt mainīts elektrodu piesārņojuma vai fizikāli ķīmisko modifikāciju dēļ. Tradicionālajā divu elektrodu vadītspējas mērītājā starp diviem elektrodiem tiek pielikts maiņspriegums un tiek mērīta iegūtā strāva. Šim skaitītājam, lai arī vienkāršajam, ir viens trūkums - tas mēra ne tikai šķīduma pretestību, bet arī pretestību, ko izraisa elektrodu polarizācija.

Lai aprēķinātu aptuvenu UEP, pamatojoties uz sāls saturu ūdenī (sāļumu), varat izmantot šādu grafiku (1. att.):

Rīsi. 1. Elektriskās enerģijas patēriņa atkarības no sāls satura (sāļuma) grafiks ūdenī.

Elektrisko pretestību mēra arī, izmantojot īpašu ierīci - konduktometru, kas sastāv no ūdenī iegremdētiem platīna vai tērauda elektrodiem, caur kuriem tiek plūst maiņstrāva ar frekvenci no 50 Hz (zemas mineralizētā ūdenī) līdz 2000 Hz vai vairāk (sālī). ūdens) tiek izvadīts, izmērot elektrisko pretestību .

Lai samazinātu polarizācijas ietekmi, bieži tiek izmantotas 4-elektrodu šūnas, kā arī platinizētas šūnas, kas pārklātas ar platīna melno krāsu. Elektriskās vadītspējas mērīšanas ierīces bieži izmanto, lai izmērītu kopējo izšķīdušo cieto vielu daudzumu. Tas ir visu organisko un neorganisko vielu kopējās masas mērs, kas atrodas šķidrumā dažādās formās: jonizētā, molekulārā, koloidālā un suspendētā. Izšķīdušas cietās vielas attiecas uz jebkuriem neorganiskiem sāļiem, galvenokārt kalciju, kāliju, magniju, nātriju, hlorīdiem, bikarbonātiem un sulfātiem un dažām ūdenī izšķīdinātām organiskām vielām.

Konduktometra darbības princips ir balstīts uz ūdens elektriskās vadītspējas (strāvas stipruma pastāvīgā elektriskā laukā, ko rada ierīces elektrodi) tiešo atkarību no ūdenī izšķīdušo savienojumu daudzuma. Plašs piemērotu iekārtu klāsts tagad ļauj izmērīt gandrīz jebkura ūdens vadītspēju, sākot no īpaši tīra (ļoti zema vadītspēja) līdz ar ķīmiskiem savienojumiem piesātinātam (augsta vadītspēja).

Kopējo izšķīdušo cieto vielu daudzumu parasti mēra ūdenī, lai noteiktu tā kvalitāti. Ir divas galvenās metodes kopējā izšķīdušo cieto vielu mērīšanai: gravimetriskā analīze, kas ir visprecīzākā metode, un vadītspējas mērīšana.

Otrā metode nav tik precīza kā gravimetriskā analīze. Tomēr vadītspējas metode ir ērtākā, noderīgākā, izplatītākā un ātrākā metode, jo tā ir vienkārša vadītspējas un temperatūras mērīšana, ko var veikt dažu sekunžu laikā, izmantojot lētu ierīci. Šo metodi var izmantot, jo ūdens elektrovadītspēja ir tieši saistīta ar ūdenī izšķīdušo jonizēto vielu koncentrāciju. Tas ir īpaši noderīgi kvalitātes kontroles nolūkos, piemēram, dzeramā ūdens uzraudzībā vai kopējā jonu skaita novērtēšanā šķīdumā.

Vadītspējas mērītāju var iegādāties pat zooveikalos, un ir iespējamas šādas ierīces kombinācijas ar pH mērītāju. Turklāt šādu ierīci var iegādāties birojos un uzņēmumos, kas pārdod aprīkojumu vides izpētei www.tdsmeter.ru/com100.html.

Amatnieki, kuri labi pārvalda lodāmuru, var izgatavot savu ierīci I.I. dizaina elektriskās vadītspējas mērīšanai. (žurnāls "Zvejniecība", 1990, Nr. 5, 66.-67. lpp. Turklāt šī ierīce un tās kalibrēšanas metodes ir sīki aprakstītas ļoti noderīgajā grāmatā "Mūsdienu akvārijs un ķīmija", autori I.G. Homčenko , A.V. Trifonovs, B.N. Razuvajevs, Maskava, 1997). Ierīce ir izgatavota uz kopējās K157UD2 mikroshēmas, kas sastāv no diviem darbības pastiprinātājiem. Pirmajā atrodas maiņstrāvas ģenerators, otrajā - pastiprinātājs pēc standarta shēmas, no kura tiek ņemti rādījumi ar digitālo vai analogo voltmetru (2. att.).

Destilēta ūdens ražošana un kvalitātes kontrole

Vadītspējas mērījumi ir atkarīgi no temperatūras, t.i. Paaugstinoties temperatūrai, palielinās arī vadītspēja, jo joni šķīdumā pārvietojas ātrāk. Lai iegūtu no temperatūras neatkarīgus mērījumus, tika ieviests atsauces temperatūras jēdziens. Tas ļauj salīdzināt vadītspējas rezultātus dažādās temperatūrās. Ja nepieciešama ļoti augsta precizitāte, paraugu var ievietot cepeškrāsnī, un pēc tam mērītājs tiks kalibrēts tieši tai pašai temperatūrai, ko izmantoja mērījumiem.

Rīsi. 2. Paštaisīts vadītspējas mērītājs.

Lai novērstu temperatūras ietekmi, elektrovadītspējas mērījumus veic nemainīgā 20 0 C temperatūrā, jo elektrovadītspējas vērtība un mērījuma rezultāts ir atkarīgs no temperatūras, tiklīdz temperatūra paaugstinās vismaz par 1 0 C, arī izmērītā elektriskā vadītspēja palielinās par aptuveni 2%. Visbiežāk to pārrēķina attiecībā pret 20 0 C saskaņā ar korekciju tabulu vai samazina līdz tai, izmantojot empīriskās formulas.

Lielākajā daļā mūsdienu vadītspējas mērītāju ir iebūvēts temperatūras sensors, ko var izmantot temperatūras korekcijai, kā arī temperatūras mērīšanai. Tomēr tie visi mēra tikai vadītspēju un temperatūru, un pēc tam aprēķina nepieciešamo fizisko vērtību un veic temperatūras kompensāciju.

Tāda paša zīmola ierīce, iespējams, ražota tajā pašā rūpnīcā, maksātu 10 reizes vairāk. Bet tas ir paredzēts tiem, kam patīk maksāt tikai par zīmola nosaukumu. Jāņem vērā, ka divas faktiskās fiziskās vērtības, ko mēra šī ierīce, ir šķīduma pretestība starp diviem elektrodiem un šķīduma temperatūra.

Korekcijas tabula UEP aprēķināšanai.

Ūdens īpatnējās elektriskās vadītspējas aprēķins šajā gadījumā tiek veikts, izmantojot formulu :

Tas ir bezizmēra lielums. Tāpat kā procenti nozīmē no simts, daļas uz miljonu vienību nozīmē no miljona. Tālāk mēs apspriedīsim šos aprēķinus. Vielu ar augstu sāls koncentrāciju piemēri ir daži pārtikas produkti un jūras ūdens. Tā ir tikai parastā sāls koncentrācija daudzos pārtikas produktos.

Daudzās nozarēs ir daudz dažādu skalu. Atšķirība starp tām ir to lietošanā. Mūsu eksperimentā mēs vispirms izmērīsim kopējo izšķīdušo cieto vielu daudzumu destilētā ūdenī. Lai pagatavotu 100 ml šķīduma, mums vajag 100 mg nātrija hlorīda un līdz 100 ml destilēta ūdens. Lai pagatavotu šķīdumu, mēs ievietojam nātrija hlorīdu mērcilindrā, pievienojam nedaudz destilēta ūdens un maisām, līdz nātrija hlorīds ir pilnībā izšķīdis. Pēc tam pievienojiet destilētu ūdeni līdz 100 ml atzīmei un vēlreiz labi samaisiet.

UEP = C p / R

kur C p ir ierīces sensora kapacitāte, kas ir atkarīga no elektrodu materiāla un izmēra un kuras izmērs ir cm-1, ko nosaka, kalibrējot ierīci, izmantojot kālija hlorīda šķīdumus ar zināmu elektrovadītspējas vērtību; K ir temperatūras koeficients, lai jebkurā temperatūrā izmērītā vērtība sasniegtu pieņemto nemainīgo vērtību; R ir ierīces izmērītā ūdens elektriskā pretestība omos.

Tas ir nedaudz mazāks par 5 cm-1. Ņemiet vērā, ka šūnas konstantes aprēķināšanas formula var sniegt tikai aptuvenu vērtību. Vai jums ir grūtības pārtulkot mērvienību citā valodā? Elektriskā vadītspēja nosaka visu ūdenī izšķīdušo sāļu daudzumu vai kopējo izšķīdušo jonu skaitu.

Kas pasaulē ir mikrosfēras uz centimetru? Tās ir elektriskās vadītspējas vienības. Sensors vienkārši sastāv no diviem metāla elektrodiem, kas atrodas tieši 0 cm attālumā viens no otra un izvirzīti ūdenī. Uz elektrodiem tiek pielikts pastāvīgs spriegums. Elektriskā strāva šī sprieguma dēļ plūst cauri ūdenim un ir proporcionāla ūdenī izšķīdušo jonu koncentrācijai - jo vairāk jonu, jo vadošāks ūdens rada lielāku elektrisko strāvu, ko mēra elektroniski. Destilētajā vai dejonizētajā ūdenī ir ļoti maz izšķīdušo jonu, un tāpēc caur spraugu gandrīz neplūst strāva.

Ierīcei jābūt kalibrētai pretestības vērtībās. Kalibrēšanai var ieteikt šādas pretestības: 1 kOhm (elektriskā vadītspēja 1000 µS), 4 kOhm (250 µS), 10 kOhm (100 µS).

Lai precīzāk noteiktu īpatnējo elektrovadītspēju, ir jāzina trauka konstante CX mērīšanai. Lai to izdarītu, ir nepieciešams sagatavot 0,01 M kālija hlorīda (KCl) šķīdumu un izmērīt tā elektrisko pretestību R KCl, (kOhm) sagatavotajā šūnā. Kuģa ietilpību nosaka pēc formulas:

Sālsūdens klasifikācija

Abas vienību kopas atradīsit publicētajā zinātniskajā literatūrā, lai gan to skaitliskās vērtības ir identiskas. Tas ir vienkārši skalas simbols no 0 līdz 14, kas novērtē ūdens šķīdumus, pamatojoties uz to skābumu vai sārmainību. Tīram ūdenim ir piešķirts skaitlis 7 – tieši skalas vidū – jo tas satur vienādu daudzumu skābo un bāzisko jonu un tāpēc ir neitrāls. Palielinoties šķīduma sārmainībai, palielinās pH vērtība; Palielinoties skābumam, pH samazinās. Katrs solis ir palielinājums vai samazinājums desmitkārtīgi.

C p = R KC UEP KCl

kur SEP KC ir 0,01 M KCl šķīduma īpatnējā elektrovadītspēja noteiktā temperatūrā μS/cm, kas iegūta no korekciju tabulas.

Pēc tam UEP aprēķina, izmantojot formulu:

UEP = C P (K T )/R

Ūdens parauga pH ir ūdeņraža jonu koncentrācijas mērs. Termins pH tika iegūts no tā, kā tiek aprēķināta ūdeņraža jonu koncentrācija - tas ir ūdeņraža jonu koncentrācijas negatīvais logaritms. Tiem no mums, kas nav matemātiķi, tas nozīmē, ka pie augstāka pH ir mazāk brīvo ūdeņraža jonu un ka vienas pH vienības izmaiņas nozīmē desmitkārtīgas ūdeņraža jonu koncentrācijas izmaiņas. Piemēram, pie pH 7 ūdeņraža jonu skaits ir 10 reizes lielāks nekā pie pH 7.

Kopējās ūdens mineralizācijas vērtības noteikšana

pH diapazons no 0 līdz pH 7 tiek uzskatīts par neitrālu. Vielas, kuru pH ir mazāks par 7, ir skābas; vielas, kuru pH ir lielāks par 7, ir bāziskas. Piemēram, papildus tam, ka pH ietekmē to, cik daudz un kāda veida fosfora ir visvairāk ūdenī, tas var arī noteikt, vai ūdens dzīvnieki to var izmantot. Smago metālu gadījumā to toksicitāti nosaka to šķīdības pakāpe.

kur C p ir ierīces sensora kapacitāte, kas ir atkarīga no elektrodu materiāla un izmēra un kuras izmērs ir cm -1, nosaka, kalibrējot ierīci, izmantojot kālija hlorīda šķīdumus ar zināmu elektrovadītspējas vērtību; K t - temperatūras koeficients izmērītās vērtības palielināšanai jebkurā temperatūrā līdz tās pieņemtajai nemainīgajai vērtībai; R ir ierīces izmērītā ūdens elektriskā pretestība omos.

Metāli mēdz būt toksiskāki pie zemāka pH, jo tie ir labāk šķīstoši. Nav nepieciešams normāli pielāgot Viegli lietojams Uzticams un stabils Viegli pārnēsājams. Precīzai tīrīšanai bieži izmanto dejonizētu ūdeni. Tas ir pārbaudīts process, taču tajā ir vairākas slēptas nepilnības.

Kopumā ir trīs vispārīgi ūdens līmeņi: krāna ūdens, destilēts ūdens un dejonizēts ūdens. No precīzās tīrīšanas viedokļa ne krāna ūdens, ne destilēts ūdens nav pietiekami tīrs, lai veiktu darbu, jo tie ir lielākā vai mazākā mērā piesārņoti ar minerālvielām un organiskajām vielām.

Sālsūdens SEP parasti izsaka S/m (Sm - Siemens, Ohm apgrieztais lielums), saldūdens - mikrosīmens (μS/cm). Destilēta ūdens SER ir 2-5 µS/cm, atmosfēras nokrišņi - no 6 līdz 30 µS/cm vai vairāk, apgabalos ar stipri piesārņotu gaisu, upju un saldūdeņiem 20-800 µS/cm.

Normalizētās mineralizācijas vērtības aptuveni atbilst īpatnējai elektrovadītspējai 2 mS/cm (1000 mg/dm 3) un 3 mS/cm (1500 mg/dm 3) gan hlorīda (NaCl izteiksmē), gan karbonāts (CaCO 3 izteiksmē). mineralizācija.

Divpavedienu dejonizatoros tiek izmantotas atsevišķas tvertnes, no kurām viena satur katjonu sveķus, bet otra satur anjonu sveķus. Acīmredzot izmaksas, enerģijas patēriņš, pilnīgas un kontroles problēmas pieaugs eksponenciāli, palielinoties ūdens tīrībai. Jo tīrāks ir ūdens, jo vairāk tas ir izsalcis pēc joniem, un jo vairāk piesārņotāju tas piesaistīs, ja vien iepakošana un apstrāde netiek stingri kontrolēta.

Tagad jūs neesat norādījis nekādas lietojumprogrammas specifikas, ar kuru strādājāt. Ja ūdens ir pietiekami tīrs, lai tas būtu stingrs tīrīšanas līdzeklis, tas uzreiz kļūs netīrs, tiklīdz tiek atvērta pudele vai tvertne, un tad jūs varat arī tīrīt ar destilētu ūdeni un ietaupīt naudu.

Tīram ūdenim paša disociācijas rezultātā īpatnējā elektrovadītspēja 25 C temperatūrā ir vienāda ar 5,483 µS/m.

Papildinformāciju par UEP aprēķināšanas metodēm skatiet mūsu tīmekļa vietnes attiecīgajās sadaļās.

Ph.D. O.V. Mosin

Zemāk ir sniegtas metodiskās metodes kopējās mineralizācijas, jonu stiprības, cietības aprēķināšanai un sulfātjonu satura noteikšanai dabiskajos un notekūdeņos, pamatojoties uz īpatnējo elektrovadītspēju kā vispārēju to kvalitātes rādītāju.

Tas bija tāpēc, ka viņi atklāja, ka pēc apmēram stundas tīrīšana tika pārtraukta neatkarīgi no tā, cik ilgi viņi darbināja iekārtas. Vienīgā dzīvotspējīgā iespēja ir cieši noslēgta cilpas sistēma, kas attīra ūdeni, veic apstrādi un pēc tam pārstrādā ūdeni. Tie mēdz būt dārgi, enerģijas izsalkuši un salīdzinoši lēni no gala līdz galam.

Reversās osmozes filtrs noņem papildu piesārņotājus, savukārt jauktā slāņa sveķu filtrs noņem galīgos izšķīdušos minerālus. Ja tīrāt augstas kvalitātes pusvadītāju gala tīrīšanu no optikas vai augstākās klases medicīnas ierīcēm, 1. tips ir pareizā izvēle.

Ūdens elektriskās vadītspējas (L) noteikšana ir saistīta ar tā apgrieztās vērtības mērīšanu - pretestību (R), ko ūdens nodrošina caur to plūstošajai strāvai. Tādējādi L= 1:R, un līdz ar to elektriskās vadītspējas vērtība tiek izteikta apgrieztos omos, un saskaņā ar mūsdienu SI klasifikāciju - Siemens (Sm).

Īpatnējās elektrovadītspējas vērtība paliek nemainīga pieļaujamās kļūdas robežās (10%) dažāda rakstura organisko savienojumu (līdz 150 mg/dm3) un suspendēto vielu (līdz 500 mg/dm3) klātbūtnē dabiskajos un notekūdeņos.

Kā darbojas filtrēšanas un reversās osmozes sistēmas. Kārtridžu filtrs Nākamais ir kasetnes tipa filtrs. Šāda veida filtriem parasti ir noņemams korpuss, kurā var ievietot dažāda veida "elementus". Nosēdumu filtra kasetnes elementu var izgatavot, lai noņemtu noteikta izmēra vai lielākas daļiņas. Lielākā daļa rūpniecisko un laboratorijas priekšmetu norāda uz noņemšanu no 15 līdz 15 mikroniem vai vairāk. un pēc tam pievienojiet vārdus “Absolūts”. Tas vienkārši nozīmē, ka, ja tas saka, ka tas ir 5 mikroni, tas nozīmē!

Lai izmērītu īpatnējo elektrisko vadītspēju (xi), var izmantot jebkurus vadītspējas mērītājus ar diapazonu no 1*10(-6) S/cm līdz 10*10(-2) S/cm.

1. DESTILĒTA ŪDENS IEGŪŠANA UN KVALITĀTES KONTROLE

1.1. KVALITĀTES STANDARTI

Dabisko un notekūdeņu kvalitātes kontroles laboratorijās destilēts ūdens ir galvenais šķīdinātājs reaģentu pagatavošanai, šķīdinātājs testa paraugiem, ekstrakants, kā arī tiek izmantots laboratorijas stikla trauku skalošanai. Tāpēc jebkuras ķīmiskās analītiskās laboratorijas veiksmīgai darbībai, kā arī tādu nosacījumu izpildei kā augsti kvalificēti speciālisti, precīzu pārbaudītu instrumentu pieejamība, nepieciešamās tīrības pakāpes reaģentu, standarta paraugu un standarta mērīšanas stikla trauku izmantošana, uzmanība jāpievērš destilētā ūdens kvalitātei, kura fizikālajiem un ķīmiskajiem parametriem savā veidā jāatbilst GOST 670972 prasībām (sk. tabulu).

STANDARTI

DESTILĒTA ŪDENS KVALITĀTE AR

pH ¦ 5,4-6,6 ¦

Vielas, kas samazina KMnO4 ¦ 0,08 ¦

Atlikums pēc iztvaicēšanas ¦ 5,0 ¦

Atlikums pēc aizdedzināšanas ¦ 1,0 ¦

Amonjaks un amonija sāļi ¦ 0,02 ¦

Nitrāti ¦ 0,20 ¦

Sulfāti ¦ 0,50 ¦

Hlorīdi ¦ 0,02 ¦

Alumīnijs ¦ 0,05 ¦

Dzelzs ¦ 0,05 ¦

Kalcijs ¦ 0,80 ¦

Varš ¦ 0,02 ¦

Svins ¦ 0,05 ¦

Cinks ¦ 0,20 ¦

Īpatnējā elektrovadītspēja 20 grādos. C ne vairāk kā 5*10(-6) cm/cm

Ja visi rādītāji atbilst noteiktajiem standartiem, tad destilēts ūdens ir piemērots izmantošanai laboratorijas pētījumos, un tā kvalitāte neietekmēs laboratorijā veikto analīžu metroloģiskos raksturlielumus. Destilēta ūdens kvalitātes kontroles biežuma standarti nav noteikti.

1.2. SAŅEMŠANA UN KVALITĀTES KONTROLE

Destilēts ūdens tiek iegūts dažādu zīmolu destilētājos. Destilētājs ir uzstādīts atsevišķā telpā, kuras gaisā nedrīkst būt vielas, kuras viegli uzsūcas ūdens (amonjaka tvaiki, sālsskābe utt.). Sākotnējās palaišanas laikā vai iedarbinot destilatoru pēc ilgstošas ​​konservēšanas, destilētā ūdens izmantošana ir atļauta tikai pēc 40 destilētāja darbības stundām un pēc iegūtā ūdens kvalitātes pārbaudes saskaņā ar GOST prasībām.

Atkarībā no avota ūdens sastāva var iegūt dažādas kvalitātes destilētu ūdeni.

Ar augstu kalcija un magnija sāļu saturu ūdenī uz sildelementu virsmas, tvaika ģeneratora iekšējām sienām un dzesēšanas kameras veidojas katlakmens, kā rezultātā pasliktinās siltuma apmaiņas apstākļi, kā rezultātā samazinās produktivitāte un destilētāja kalpošanas laika saīsināšana. Lai mīkstinātu avota ūdeni un samazinātu katlakmens veidošanos, ierīci ieteicams darbināt kopā ar pretkaļķa magnētisko ierīci vai ķīmisku ūdens kondicionētāju (pamatojoties uz jonu apmaiņas sveķiem nātrija formā), piemēram, KU-2-8chs zīmols.

Jautājums par destilētāja periodiskās profilaktiskās skalošanas un atkaļķošanas laiku tiek izlemts eksperimentāli, vadoties pēc datiem par destilētā ūdens kvalitāti periodiskā monitoringa laikā. Pēc destilētāja tīrīšanas un mazgāšanas destilētais ūdens atkal tiek analizēts visiem rādītājiem saskaņā ar GOST.

Visi ūdens pārbaužu rezultāti jāieraksta žurnālā, kur vienlaikus jāatspoguļo destilētāja darbības režīms. Iegūto rezultātu analīze ļaus katram ūdens avotam noteikt savu ierīces darbības režīmu: darbības periodu, tās izslēgšanas periodu profilaktiskai tīrīšanai, mazgāšanai, skalošanai utt.

Ja kā avota ūdeni izmanto ūdeni ar augstu organisko vielu saturu, tad daļu no tiem var destilēt destilātā un palielināt oksidācijas kontroles vērtību. Tāpēc GOST paredz noteikt organisko vielu saturu, kas samazina kālija permanganātu.

Lai attīrītu destilētu ūdeni no organiskajiem piemaisījumiem un uzlabotu destilāta kvalitāti, ieteicams izmantot ķīmiskos ūdens kondicionētājus ar granulētu sorbentu, kas izgatavots no bērza aktīvās ogles vai ar makroporainu granulēto anjonu apmaiņas aparātu zīmolu AB-17-10P.

Ja destilētā ūdenī tiek konstatētas vielas, kas samazina kālija permanganātu koncentrācijā, kas lielāka par 0,08 mg/dm, pirms šķīduma destilācijas ir jāveic destilāta sekundārā destilācija, pievienojot tam 1% KMnO4 ar ātrumu. 2,5 cm3 uz 1 dm ūdens. Kopējais laiks, kas pavadīts destilētā ūdens kvalitātes uzraudzībai visiem 14 tabulā norādītajiem rādītājiem, ir 11 analītiķa darba laika stundas (65 laboratorijas vienības). Ūdens īpatnējās elektrovadītspējas noteikšana laika izmaksu ziņā ir labvēlīga salīdzinājumā ar tradicionālo ķīmisko analīzi, nosakot atsevišķus rādītājus, jo tās noteikšanai nepieciešamais laiks ir ne vairāk kā 1 laboratorijas vienība (10 minūtes), un tā ir ieteicama kā ekspresmetode destilētā ūdens kvalitātes kontrolei.

Pamatojoties uz īpatnējās elektrovadītspējas vērtību, kopumā var raksturot visu minerālvielu atlikuma daudzuma komponentu summu (ieskaitot nitrātus, sulfātus, hlorīdus, alumīniju, dzelzi, varu, amonjaku, kalciju, cinku, svinu).

Ja nepieciešams iegūt izteiktu informāciju par sulfātjonu saturu ūdenī, pēdējo var aprēķināt no īpatnējās elektrovadītspējas vērtības un hidrokarbonāta hlorīda jonu satura (sk. 2. nodaļu).

Saskaņā ar GOST, destilētā ūdens paredzētās vērtības rezultāts tiek izteikts 20 grādos. AR

1.3. UZGLABĀŠANAS NOSACĪJUMI

Destilētajam ūdenim laboratorijas pārbaudēm jābūt svaigi destilētam. Ja nepieciešams, ūdeni var uzglabāt hermētiski noslēgtās polietilēna vai fluoroplastmasas pudelēs. Lai novērstu oglekļa dioksīda uzsūkšanos no gaisa, pudeles ar destilētu ūdeni jāaizver ar aizbāžņiem ar kalcija hlorīda caurulēm. Ūdeni bez amonjaka uzglabā pudelē, kas aizvērta ar aizbāzni ar “zosu”, kurā ir sērskābes šķīdums.

3. ŪDENS KOPĒJĀS MINERALIZĀCIJAS VĒRTĪBAS NOTEIKŠANA

3.1. DABĪGI ŪDEŅI

Viens no svarīgākajiem ūdens kvalitātes rādītājiem ir kopējās mineralizācijas vērtība, ko parasti nosaka gravimetriski no sausā atlikuma. Izmantojot ķīmiskās analīzes datus par hlorīda un hidrokarbonāta sulfāta jonu saturu, izmantojot konversijas koeficientus, ir iespējams aprēķināt pētāmā ūdens kopējās mineralizācijas vērtību (M, mg/dm3), izmantojot formulu (2):

M=[HCO(3-)*80+[Cl-]-55+*67

kur [HCO(3-)], [Cl] ir bikarbonāta, hlorīda un sulfāta jonu koncentrācija mEq/dm.cub. attiecīgi. Skaitliskie faktori aptuveni atbilst atbilstošā anjona sāļu ar kalciju, magniju, nātriju un kāliju ekvivalentu molmasu vidējām aritmētiskajām vērtībām.

3. ŪDENS ŠĶĪDUMA JONU STIPRĀS NOVĒRTĒŠANAS METODE

Hidroķīmisko pētījumu praksē ūdens jonu stipruma vērtību izmanto, lai kontrolētu ūdens jonu sastāvu, izmantojot jonu selektīvos elektrodus, kā arī kopējās cietības ekspresaprēķinos.

Dabisko un notekūdeņu jonu stipruma (mu) aprēķins tiek veikts, pamatojoties uz ūdens īpatnējās elektriskās vadītspējas dubulto mērījumu rezultātiem: neatšķaidīts (xi1) un atšķaidīts attiecībā 1:1 (xi2).

Jonu stiprumu aprēķina, izmantojot formulu (4):

(mu) = K*Cm10 (4)

kur Cm ir kopējā ūdens mineralizācija, ko aprēķina no īpatnējās elektrovadītspējas kā * 10(4) un izsaka mEq/dm3;

K ir jonu indikators, kas noteikts, izmantojot regulēšanas tabulu, pamatojoties uz Cm un xi2/xi1 vērtībām.

Dabisko un notekūdeņu (pat tādu, kas satur lielu daudzumu suspendēto daļiņu) vērtības (mu), kas aprēķinātas ar šo metodi, atbilst vērtībām (mu), kas noteiktas, veicot galveno jonu satura ķīmisko analīzi; abu metožu rezultātu neatbilstība nepārsniedz 10%, kas atbilst pieņemamajiem reproducējamības standartiem.

Šī ātrā metode dabisko un notekūdeņu jonu stipruma noteikšanai ir ekonomiskāka, un tai ir priekšrocība duļķainu un krāsainu ūdeņu uzraudzībā.

4. ŪDENS KOPĒJĀS CIETĪBAS NOVĒRTĒŠANAS METODE

Izspiešanas cietība ir viens no svarīgākajiem ūdens kvalitātes grupas rādītājiem visiem ūdens izmantošanas veidiem. Vispārpieņemtajai kompleksajai cietības metriskā noteikšanai ir būtisks ierobežojums, un to nevar izmantot, analizējot duļķainu un krāsainu ūdeņus, kā arī tad, ja tajā ir ievērojams vairāku metālu saturs. Nosakot kopējo cietību, šādiem ūdeņiem ir jāveic īpaša apstrāde, kas ir saistīta ar ķīmisko reaģentu patēriņa palielināšanos un papildu darba laika izmaksām analīzei.

Paātrināta metode kopējās cietības (W total) aptuvenās vērtības noteikšanai ir balstīta uz datiem, kas iegūti no elektriskās vadītspējas mērījumiem. Aprēķins tiek veikts, izmantojot formulu (5)%

Kopējais F = 2(mu) * 10(3) - (2Sm + SO4(2-)]) (5)

kur (mu) ir ūdens jonu stipruma vērtība (aprēķins, pamatojoties uz elektrovadītspējas datiem, sk. 4. iedaļu); cm - kopējā mineralizācija, mEq/dm.cub. (aprēķins, pamatojoties uz elektrovadītspējas datiem, sk. 4. nodaļu); - sulfāta jonu koncentrācija, mEq/dm.cub. (aprēķins, pamatojoties uz elektrovadītspējas datiem, sk. 2. sadaļu, vai cita metode). Kļūda, nosakot stingrību, izmantojot šo metodi, ir pieļaujamās robežās (5%). Metode ir ieteicama kā paātrināta metode kopējās cietības novērtēšanai paraugu masas analīzes apstākļos vides monitoringa sistēmā, īpaši duļķainiem, krāsainiem ūdeņiem un ūdeņiem, kas ir stipri piesārņoti ar vairāku smago metālu joniem.

LITERATŪRA

GOST 6709-72 "Destilēts ūdens".

Norādījumi laboratorijas kontroles organizēšanai un struktūrai RSFSR Mājokļu un komunālo pakalpojumu ministrijas sistēmā. M. 1986. gads.

Vorobjevs I.I. Elektrovadītspējas mērījumu pielietojums dabisko ūdeņu ķīmiskā sastāva raksturošanai. M., PSRS Zinātņu akadēmijas apgāds, 1963-141 lpp.

Počkins Yu.N. Ūdens elektriskās vadītspējas noteikšana, pētot atklāto rezervuāru sāls režīmu // Higiēna un sanitārija. 1967, 5.nr.

GOST 17403-72. Hidroķīmija. Pamatjēdzieni. Termini un definīcijas.

Lurija Ju.Ju. Rūpniecisko notekūdeņu analītiskā ķīmija. M., Ķīmija, 1984.-447 lpp.

RD 52.24.58-88. Sulfātjonu satura mērīšanas metodika, izmantojot titrimetrisko metodi ar bārija sāli.

RD 52.24.53-88. Sulfātjonu satura mērīšanas metodika ar svina sāli.

GOST 27384-87. Ūdens. Mērījumu kļūdu standarti norāda uz sastāvu un īpašībām.

GOST 26449.1-85. Stacionāras destilācijas un atsāļošanas iekārtas. Sālsūdeņu ķīmiskās analīzes metodes.

Informācijas buklets N 29-83. Katla ūdens satura noteikšana. CSTI, Arhangeļska. 1983. gads.

Sauszemes virszemes ūdeņu ķīmiskās analīzes rokasgrāmata. L., Gidrometeoizdat. 1977. - 537 lpp.

Paātrināta kopējās mineralizācijas, kopējās cietības, jonu stiprības, sulfātjonu satura un brīvā CO2 noteikšana pēc elektrovadītspējas. Kazaņa. GIDUV. 1989. - 20 lpp.

Ūdeņraža un hidroksiljonu koncentrāciju reizinājums ķīmiski tīrā ūdenī ir nemainīgs lielums, kas vienāds ar 10 -14 25 °C temperatūrā. Tas paliek nemainīgs tādu vielu klātbūtnē, kas disociējas, veidojot ūdeņraža un hidroksiljonus. Tīrā ūdenī ūdeņraža un hidroksiljonu koncentrācijas ir 10 -7 mol/dm 3, kas atbilst šķīduma neitrālajam stāvoklim. Skābos šķīdumos [H + ] > 10 -7 mol/dm 3 un sārmainos šķīdumos [H + ]

Ērtības labad, izsakot ūdeņraža jonu koncentrāciju ūdenī, tiek izmantota vērtība, kas ir to koncentrācijas decimāllogaritms, kas ņemts ar pretēju zīmi. Šo daudzumu sauc pH vērtība un ir norādīts pH(pH = - log ¢).

PH vērtība ir viens no svarīgākajiem ūdens kvalitātes rādītājiem un raksturo ūdens skābju-bāzes līdzsvara stāvokli. No pH vērtības ir atkarīga ūdens biotas attīstība un vitālā aktivitāte, dažādu elementu migrācijas formas un ūdens agresīvā ietekme uz saimniekiežiem, metāliem un betonu.

Virszemes ūdeņu pH vērtību ietekmē karbonātu līdzsvara stāvoklis, organisko vielu fotosintēzes un sabrukšanas procesu intensitāte, humusvielu saturs.

Lielākajā daļā ūdenstilpju ūdens pH parasti svārstās no 6,3 līdz 8,5. Upju un ezeru ūdeņos pH vērtības ir zemākas ziemā nekā vasarā.

Virszemes ūdeņu, kas pakļauti intensīvam notekūdeņu piesārņojumam vai gruntsūdeņu ietekmei, pH vērtība var mainīties plašākās robežās, jo to sastāvā ir spēcīgas skābes vai bāzes.

Īpatnējā elektrovadītspēja (elektriskā vadītspēja) - ūdens spējas vadīt elektrisko strāvu kvantitatīvais raksturlielums. Tīri fizikālā nozīmē tas ir ūdens elektriskās pretestības apgrieztā vērtība 25 ° C temperatūrā, kas atrodas starp diviem elektrodiem ar virsmu 1 cm 2, attālums starp kuriem ir 1 cm Elektrovadītspējas mērvienība Siemens uz 1 m (S/m). Ūdenim kā mērvienību tiek izmantotas atvasinātās vērtības - miliSiemens uz 1 m (mS/m) vai mikrosīmens uz 1 cm (μS/cm).

Vairumā gadījumu zemes virszemes ūdeņu īpatnējā elektrovadītspēja ir aptuvens raksturlielums neorganisko elektrolītu koncentrācijai ūdenī - Na +, K +, Ca 2+, Mg 2+ katjoni un Clˉ, SO 4 2-, HCO 3 - anjoni . Citu jonu klātbūtne, piem. Fe (II), Fe (III), Mn (II), NO 3 - , HPO 4 2- parasti maz ietekmē elektriskās vadītspējas vērtību, jo šie joni reti sastopami ūdenī ievērojamā daudzumā. Ūdeņraža un hidroksiljoni to parasto koncentrāciju diapazonā virszemes ūdeņos praktiski neietekmē elektrovadītspēju. Tikpat maza ir izšķīdušo gāzu ietekme.

Tādējādi zemes virszemes ūdeņu īpatnējā elektrovadītspēja galvenokārt ir atkarīga no to mineralizācijas un parasti ir robežās no 50 līdz 10 000 µS/cm.

Ūdens pH mēra potenciometriski, bet īpatnējo elektrovadītspēju mēra ar konduktometrisko metodi, izmantojot atbilstošus instrumentus - pH metrus (jonomērus) un konduktometrus. Mūsdienu ierīces (jonomēru-sāļu mērītāji) ir aprīkotas ar sensoriem abiem indikatoriem un ļauj tos mērīt gandrīz vienlaikus.

RD 52.24.495-2005

NORĀDĪJUMU DOKUMENTS

ŪDEŅRAŽA INDIKATORS UN ĪPAŠĀ ŪDENS ELEKTRISKĀ VADĪTĀJS. METODE MĒRĪJUMU VEIKŠANAI, IZMANTOJOT ELEKTROMETRISKO METODI

Ieviešanas datums 2005-07-01

Pielietojuma zona

Šajā vadlīniju dokumentā ir noteiktas metodes ūdeņraža indeksa mērījumu veikšanai (turpmāk – metode) diapazonā no 4 līdz 10 vienībām. pH un elektrovadītspēja robežās no 5 līdz 10 000 μS/cm zemes virszemes ūdeņu un attīrīto notekūdeņu paraugos ar elektrometrisko metodi.

Mērījumu kļūdu raksturojums

Mērīšanas metode

Mērot ūdens pH ar elektrometrisko metodi, tiek izmantota sistēma, kas sastāv no stikla elektroda, kura potenciāls ir atkarīgs no ūdeņraža jonu koncentrācijas (aktivitātes), un palīgelektroda. Iegremdējot ūdens paraugā, elektrodu sistēma attīsta emf, kas lineāri ir atkarīga no ūdeņraža jonu aktivitātes.

Elektrovadītspējas mērīšana balstās uz elektriskās pretestības mērīšanu šķīdumam, kas atrodas starp diviem platīna (platinizētiem) elektrodiem ar virsmas laukumu 1 cm 2, attālums starp kuriem ir 1 cm.

Temperatūrai mainoties par 1 °C, īpatnējās elektrovadītspējas vērtība mainās (palielinās, paaugstinoties temperatūrai) par aptuveni 2%. Tāpēc, lai novērstu šo kļūdu, mērījumus veic ar temperatūru kontrolētā paraugā vai izmantojot automātisko temperatūras kompensatoru. Pretējā gadījumā rezultātos tiek veiktas atbilstošas ​​korekcijas.

Drošības un vides prasības

kur v t ir īpatnējās elektriskās vadītspējas vērtība mērīšanas temperatūrā, µS/cm;

f - temperatūras korekcija (pielikums).

Ja ierīce ir kalibrēta citās mērvienībās, mērījumu rezultāts ir jāpārvērš mikrosīmens uz centimetru.

kur pH ir divu rezultātu vidējais aritmētiskais, kuru starpība nepārsniedz atkārtojamības robežu r (0,06 pH vienības).

kur: v ir divu rezultātu vidējais aritmētiskais, kuru starpība nepārsniedz atkārtojamības robežu r (2,77 s r);

± D - mērījumu kļūdu robežas ( tabula).

Šajā gadījumā faktiskā mērījumu temperatūra tiek norādīta, ja tika veikta automātiska vai matemātiska rezultāta korekcija. Mērījumu rezultāta skaitliskajām vērtībām jābeidzas ar ciparu, kas ir tāds pats kā kļūdas raksturlieluma vērtības.

Mērījumu rezultātu kvalitātes kontrole, ieviešot tehniku ​​laboratorijā

Ieviešot tehniku ​​laboratorijā, tiek nodrošināts:

Mērīšanas procedūras veicēja darbības kontrole (pamatojoties uz atkārtojamības novērtējumu, īstenojot atsevišķu kontroles procedūru);

Mērījumu rezultātu stabilitātes uzraudzība (pamatojoties uz atkārtojamības standartnovirzes stabilitātes monitoringu).

Mērīšanas procedūras veicēja darbības vadības algoritms ir dots RD 52.24.495-2005.

Operatīvās uzraudzības biežums un mērījumu rezultātu stabilitātes uzraudzības procedūras ir reglamentētas Laboratorijas kvalitātes rokasgrāmatā.

Valsts ķīmijas institūta galvenais metrologs A.A. Nazarova

Elektrovadītspēja ir vielu spēja vadīt elektrisko strāvu ārējā elektriskā lauka ietekmē. Elektriskā vadītspēja ir elektriskās pretestības apgrieztā vērtība L = 1/ R.

Kur ρ – pretestība, Ohm m; - īpatnējā elektrovadītspēja, S/m (Siemens/metrs); S– šķērsgriezums, m2; l – vadītāja garums, m) ( elektroķīmijā īpatnējā elektrovadītspēja ( ) lasīt - kappa).

Mērvienība L ir Siemens (Sm), 1 Sm = 1 Ohm -1.

ElektrovadītspējaŠķīdums raksturo šķīduma tilpuma vadītspēju, kas atrodas starp diviem paralēliem elektrodiem, kuru laukums ir 1 m 2 un atrodas 1 m attālumā viens no otra. SI mērvienība ir Sm m -1.

Elektrolīta šķīduma īpatnējo vadītspēju nosaka jonu skaits, kas pārvadā elektrību, un to migrācijas ātrums:

, (2.5)

Kur α – elektrolītu disociācijas pakāpe; AR– ekvivalenta molārā koncentrācija, mol/m3; F – Faradeja numurs, 96485 C/mol;
- katjona un anjona kustības absolūtie ātrumi (ātrumi ar lauka potenciāla gradientu, kas vienāds ar 1 V/m); Ātruma mērvienība ir m 2 V -1 s -1.

No (2.5) vienādojuma izriet, ka atkarīgs no koncentrācijas gan stipriem, gan vājiem elektrolītiem (2.1. attēls):

2.1. attēls – īpatnējās elektriskās vadītspējas atkarība no elektrolītu koncentrācijas ūdens šķīdumos

Atšķaidītos šķīdumos pie C → 0 tiecas uz ūdens īpatnējo elektrisko vadītspēju, kas ir aptuveni 10 -6 S/m un ir saistīta ar jonu klātbūtni N 3 PAR + Un VIŅŠ - . Palielinoties elektrolītu koncentrācijai, sākotnēji palielinās, kas atbilst jonu skaita pieaugumam šķīdumā. Tomēr, jo vairāk jonu spēcīgu elektrolītu šķīdumā, jo spēcīgāka ir jonu mijiedarbība, kas izraisa jonu kustības ātruma samazināšanos. Vājiem elektrolītiem koncentrētos šķīdumos ievērojami samazinās disociācijas pakāpe un līdz ar to arī elektrību nesošo jonu skaits. Tāpēc gandrīz vienmēr īpatnējās elektriskās vadītspējas atkarība no elektrolīta koncentrācijas iziet cauri maksimumam.

2.1.3. Molārā un līdzvērtīgā elektriskā vadītspēja

Izcelt jonu mijiedarbības ietekmi, elektrovadītspēju dalīts ar molāro koncentrāciju (C, mol/m3), un iegūt molārā elektrovadītspēja ; vai dala ar ekvivalenta molāro koncentrāciju un iegūst ekvivalenta vadītspēja.

. (2.6)

Mērvienība ir m 2 S/mol. Ekvivalentās vadītspējas fizikālā nozīme ir šāda: ekvivalentā vadītspēja ir skaitliski vienāda ar šķīduma elektrisko vadītspēju, kas atrodas starp diviem paralēliem elektrodiem, kas atrodas 1 m attālumā un kam ir tāds laukums, ka šķīduma tilpums starp elektrodiem satur viens mols līdzvērtīgas izšķīdušās vielas (molārās elektrovadītspējas gadījumā - viens mols izšķīdušās vielas). Tādējādi, ja šajā tilpumā ir līdzvērtīga elektrovadītspēja, jebkura elektrolīta šķīdumam būs N A pozitīvs un N A negatīvs lādiņš, ja tas ir pilnībā atdalīts (NA ir Avogadro skaitlis). Tāpēc, ja joni nav mijiedarbojušies viens ar otru, tad paliktu nemainīgs visās koncentrācijās. Reālās sistēmās ir atkarīgs no koncentrācijas (2.2. attēls). Kad C → 0,
→ 1, vērtība tiecas pēc
, kas atbilst jonu mijiedarbības neesamībai. No vienādojumiem (2.5 un 2.6) izriet:

Darbs
sauca ierobežojot jonu ekvivalento elektrisko vadītspēju, vai galīgais mobilitāte joni:

. (2.9)

Attiecību (2.9) izveidoja Kolraušs, un to sauc jonu neatkarīgas kustības likums . Maksimālā mobilitāte ir noteikta vērtība noteiktam jonu veidam un ir atkarīga tikai no šķīdinātāja veida un temperatūras. Molārās elektriskās vadītspējas vienādojums ir šāds (2.10):

, (2.10)

Kur
- katjonu un anjonu ekvivalentu skaits, kas nepieciešams, lai izveidotu 1 molu sāls.

Piemērs:

Vienvērtīga elektrolīta, piemēram, HCl, gadījumā
, tas ir, molārā un ekvivalentā elektriskā vadītspēja ir vienāda.

2.2. attēls. Ekvivalentas elektriskās vadītspējas atkarība no koncentrācijas stipriem (a) un vājiem (b) elektrolītiem

Vāju elektrolītu šķīdumiem ekvivalentā elektriskā vadītspēja paliek maza līdz ļoti zemām koncentrācijām, kuras sasniedzot, tā strauji palielinās līdz vērtībām, kas salīdzināmas ar spēcīgi elektrolīti. Tas notiek, palielinoties disociācijas pakāpei, kas saskaņā ar klasisko elektrolītiskās disociācijas teoriju palielinās līdz ar atšķaidīšanu un robežās tiecas uz vienotību.

Disociācijas pakāpi var izteikt, dalot vienādojumu (2.7) ar (2.8):

.

Pieaugot koncentrācijai šķīdumi spēcīgu elektrolītu samazinās, bet tikai nedaudz. Kolraušs to parādīja Šādu šķīdumu izmantošana zemās koncentrācijās atbilst vienādojumam:

, (2.11)

Kur A– nemainīgs, atkarībā no šķīdinātāja veida, temperatūras un elektrolīta valences veida.

Saskaņā ar Debye-Onsage teoriju spēcīgu elektrolītu šķīdumu ekvivalentās elektriskās vadītspējas samazināšanās ir saistīta ar jonu kustības ātruma samazināšanos divu jonu kustības kavēšanas efektu dēļ, kas rodas elektrostatiskās mijiedarbības dēļ starp jonu un jonu. tā jonu atmosfēra. Katrs jons mēdz sevi ieskauj ar pretēja lādiņa joniem. Par lādiņu mākoni sauc jonu atmosfērā, vidēji tā ir sfēriski simetriska.

Pirmais efekts ir efekts elektroforētiskā inhibīcija. Kad tiek pielietots elektriskais lauks, jons pārvietojas vienā virzienā, un tā jonu atmosfēra kustas pretējā virzienā. Bet ar jonu atmosfēru, atmosfēras jonu hidratācijas dēļ daļa šķīdinātāja tiek piesaistīta, un centrālais jons, kustoties, sastopas ar šķīdinātāja plūsmu, kas kustas pretējā virzienā, kas rada jonam papildu viskozu pretestību.

Otrais efekts - relaksācijas kavēšana. Jonam pārvietojoties ārējā laukā, atmosfērai vajadzētu pazust aiz jona un veidoties tā priekšā. Abi šie procesi nenotiek uzreiz. Tāpēc jona priekšā pretējās zīmes jonu skaits ir mazāks nekā aiz tā, tas ir, mākonis kļūst asimetrisks, atmosfēras lādiņa centrs pārvietojas atpakaļ, un tā kā jona un atmosfēras lādiņi ir pretēji, jonu kustība palēninās. Relaksācijas un elektroforētiskās inhibīcijas spēkus nosaka šķīduma jonu stiprums, šķīdinātāja īpašības un temperatūra. Tam pašam elektrolītam citos nemainīgos apstākļos šie spēki palielinās, palielinoties šķīduma koncentrācijai.

Pamatinformācija. Laboratorijas praksē plaši izplatīta ir ūdens šķīdumu īpatnējās elektrovadītspējas mērīšana ar tvaika elektrostaciju ūdens režīma automātisko ķīmisko kontroli, ūdens attīrīšanas iekārtu un rūpnieciskās siltummaiņas un citu iekārtu darbības efektivitāti, kā arī dažādiem kvalitātes rādītājiem. raksturojošie ķīmiskie tehnoloģiskie procesi.

Tehniskos līdzekļus, kas paredzēti ūdens šķīdumu īpatnējās elektriskās vadītspējas mērīšanai, parasti sauc par konduktometriskajiem šķidruma analizatoriem. Šķidruma konduktometru (laboratorijas un rūpniecisko) sekundāro instrumentu skala īpatnējās elektrovadītspējas mērīšanai ir kalibrēta sīmens uz centimetru vai mikrosīmens uz centimetru, ko izmanto ražošanas apstākļos, lai mērītu sāls saturu tvaikos raksturojošos kvalitātes rādītājus Tvaika ģeneratoru kondensātu un padeves ūdeni parasti sauc par sāls skaitītājiem. Sekundāro sāls mērīšanas ierīču skala tiek kalibrēta pēc šo sāļu nosacītā satura šķīdumā šādās vienībās: miligrami uz kilogramu mikrogramu uz kilogramu vai miligrami litrā un mikrogrami litrā Šķidruma konduktometri, ko izmanto sāļu šķīdumu koncentrācijas mērīšanai. , skābes, sārmi utt., bieži sauc par koncentrācijas mērītājiem. Sekundāro koncentratoru ierīču skala ir graduēta procentos no masas koncentrācijas vērtības. Konduktometriskie šķidruma analizatori tiek izmantoti arī kā trauksmes signāli.

Paaugstinoties prasībām barības ūdens, tvaika un kondensāta kvalitātes rādītājiem, ir nepieciešams izmērīt nelielas elektriskās vadītspējas vērtības, kas nepārsniedz 5-b Pārraugot attīrīšanas iekārtu filtru noplicināšanos, izmērītās elektriskās vērtības ūdens vadītspēja ir , un, uzraugot reaģentu šķīdumu koncentrāciju - no līdz.

Ūdens šķīdumu elektrisko vadītspēju parasti mēra, izmantojot elektrodu konduktometrisko mērpārveidotāju, kas sastāv no diviem elektrodiem,

atrodas traukā, kurā ieplūst kontrolēts ūdens šķīdums. Šo pārveidotāju konstrukcija un šķidruma konduktometriem izmantotās mērīšanas shēmas ir aplūkotas turpmāk. Šķidruma konduktometrus bez elektrodiem plaši izmanto arī šķīdumu elektriskās vadītspējas mērīšanai.

Elektriskā vadītspēja ir pretestības apgrieztā vērtība:

Šeit elektriskā vadītspēja, pretestība, Ohm-cm, ko nosaka izteiksme

kur ir fiksēta tilpuma šķīduma elektriskā pretestība ar koncentrāciju C starp metāla elektrodiem, Ohm; šķīduma efektīvais šķērsgriezums, caur kuru plūst strāva, attālums starp elektrodiem, sk

Saskaņā ar vienādojumu (22-2-2) izteiksmei (22-2-1) ir šāda forma:

kur ir fiksēta šķīduma tilpuma elektriskā vadītspēja, Ohm; elektrodu pārveidotāja konstante,

No izteiksmes (22-2-3) mums ir:

Pārveidotājiem ar vienkāršu elektrodu konfigurāciju konstanti var noteikt ar aprēķinu. Ja pārveidotājam ir sarežģīta konstrukcija, tad konstante tiek noteikta eksperimentāli.

Jāatzīmē, ka, pamatojoties uz īpatnējās elektriskās vadītspējas izpēti, mēs nevaram salīdzināt šķīdumu elektriskās vadītspējas vērtības savā starpā atkarībā no to koncentrācijas. Tas kļūst iespējams, ieviešot ekvivalentas elektriskās vadītspējas jēdzienu. Kolraušs ekvivalento elektrisko vadītspēju sauca par daudzumu

kur ekvivalentā elektrovadītspēja, Sm -eq; -līdzvērtīga izšķīdušās vielas koncentrācija, .

Šķīdumu elektriskās vadītspējas vērtība ir atkarīga ne tikai no ekvivalentās koncentrācijas un ekvivalentās elektrovadītspējas, bet arī no šķīduma elektrolītiskās disociācijas pakāpes.

Tāpēc vispārīgā gadījumā, kad ne visas molekulas ir sadalījušās jonos, mēs iegūstam šādu īpatnējās elektriskās vadītspējas vienādojumu:

Šeit ir norādīta elektrolītiskās disociācijas pakāpe, t.i., disociēto elektrolītu molekulu skaita attiecība pret kopējo izšķīdušo molekulu skaitu. Elektrolīti ir vielas, kuru ūdens šķīdumi vada elektrisko strāvu (sāļi, sārmi un skābes). Elektrolītiskās disociācijas pakāpe a ir atkarīga gan no izšķīdušās vielas īpašībām, gan no šķīduma koncentrācijas. A skaitliskā vērtība palielinās līdz ar šķīduma atšķaidīšanu. Atkarībā no elektrolītiskās disociācijas pakāpes elektrolītus iedala stiprajos (sālsskābe, sērskābe, slāpekļskābe, sārmi, gandrīz visi sāļi) un vājie (piemēram, organiskās skābes). Spēcīgiem elektrolītiem, kas ūdens šķīdumos zemās koncentrācijās gandrīz pilnībā sadalās jonos, a vērtība tiek pieņemta vienāda ar vienību.

Rīsi. 22-2-1. Dažu vielu ūdens šķīdumu elektriskās vadītspējas atkarība no to koncentrācijas 18°C ​​temperatūrā.

Vienādojumu (22-2-6) var attēlot šādi:

kur ir attiecīgi katjonu un anjonu mobilitāte

Jonu kustīgums ir to absolūtā ātruma un Faradeja skaitļa reizinājums

Ūdens šķīdumu elektrovadītspēja ir kompleksi atkarīga no šķīduma koncentrācijas. Attēlā Attēlā 22-2-1 parādīta dažu vielu ūdens šķīdumu īpatnējās elektriskās vadītspējas atkarība no to koncentrācijas. No šī grafika ir skaidrs, ka skaidra sakarība starp šķīduma elektrisko vadītspēju un koncentrāciju rodas tikai tad, ja elektriskās vadītspējas mērījumus veic relatīvi zemu koncentrāciju reģionā. Izšķīdušo vielu koncentrācijas, kas jānosaka, pārraugot tvaika, kondensāta, barības un katlu ūdens kvalitāti, atbilst sākotnējām sekcijām, kas parādītas attēlā. 22-2-1 līknes, kur elektriskā vadītspēja nepārtraukti palielinās, pieaugot koncentrācijai.

Mērot tvaika kondensāta un padeves ūdens elektrisko vadītspēju, kas ir ūdens šķīdumi ar ļoti zemu sāls koncentrāciju, elektrolītiskās disociācijas pakāpi var noteikt.

ņem vienādu ar vienu. Šajā gadījumā elektrovadītspējas noteikšanai var izmantot vienkāršotu vienādojumu

Šeit ekvivalentā elektriskā vadītspēja bezgalīgā atšķaidījumā, ko nosaka vienādība

kur ir attiecīgi katjonu un anjonu mobilitāte ar bezgalīgu šķīduma atšķaidījumu (par .

Jonu mobilitātes vērtības un temperatūras koeficienti, kas atbilst 18 ° C temperatūrai, ir norādīti. Mērot ūdens šķīdumu īpatnējo elektrovadītspēju, temperatūra parasti tiek ņemta par normālu (sākotnējo), par kuru tiek sniegti elektrovadītspējas dati.

Mērot elektrisko vadītspēju, ir jāņem vērā šķīduma temperatūras ietekme uz ierīces rādījumiem, jo, mainoties šķīduma temperatūrai par 1 ° C, tā elektrovadītspēja mainās atkarībā no instrumenta. lasījumi.

Ūdens šķīdumu elektriskās vadītspējas atkarību no temperatūras pie nelielām novirzēm no 18°C ​​izsaka ar formulu

Temperatūrā, kas atšķiras no 18°C ​​par 10-25°C vai vairāk, ir jāizmanto vienādojums

kur ir elektriskās vadītspējas temperatūras koeficients saskaņā ar formulu

Šeit attiecīgi katjona un anjona temperatūras mobilitātes koeficienti

Elektriskās vadītspējas temperatūras koeficients pēc Kolrausha datiem ir saistīts ar koeficientu ar koeficientu

Fiksēta tilpuma šķīduma elektriskās pretestības atkarību starp pārveidotāja elektrodiem no temperatūras, kas nedaudz atšķiras no 18 ° C, izsaka ar formulu

Temperatūrā, kas atšķiras no 18°C ​​līdz 10-25°C vai vairāk, jāizmanto vienādojums

Pārraugot ūdens apstākļus spēkstacijās, sāls koncentrācijas parasti tiek izteiktas miligramos litrā vai mikrogramos uz litru Iepriekš minētajos vienādojumos tiek izmantota līdzvērtīga koncentrācija. Šīs koncentrācijas tiek pārrēķinātas, izmantojot formulu

kur ekvivalentā koncentrācija, C-koncentrācija, ir līdzvērtīga izšķīdušo jonu masa saskaņā ar formulu

Šeit ir attiecīgi izšķīdušās vielas katjona un anjona ekvivalentā masa (par . Vielu ekvivalento jonu masu vērtības, kas rodas, mērot ūdens šķīdumu elektrisko vadītspēju, ir norādītas.

Iepriekš tika atzīmēts, ka šķidruma konduktometru (sālsmērītāju) kalibrēšana tiek veikta saskaņā ar šīs sāls nosacīto saturu šķīdumā. Tas ir saistīts ar faktu, ka starp dažādiem sāļiem, kas atrodas tvaika kondensātā un tvaika ģeneratoru padeves ūdenī, nātrija hlorīdam ir vidēja elektrovadītspēja.

Ūdens šķīduma elektrovadītspēju zemās koncentrācijās un sākotnējā temperatūrā C var noteikt, ņemot vērā izteiksmes (22-2-8), (22-2-9) un (22-2-16) saskaņā ar vienādojumu.

Aizstājot vērtības šajā izteiksmē, mēs iegūstam:

Šķidruma konduktometru (sālsmērītāju) kalibrēšana parasti tiek veikta normālā temperatūrā. Lai konvertētu uz temperatūras vērtību, varat izmantot formulu (22-2-10)

Aizvietojot vērtības šajā vienādojumā, mēs iegūstam:

Konvertora šķīduma fiksēta tilpuma elektrisko pretestību zemā koncentrācijā un temperatūrā C var noteikt, ņemot vērā izteiksmes (22-2-3) un (22-2-20), izmantojot formulu

Papildus nelielam sāļu daudzumam tvaika kondensāts un tvaika ģeneratoru padeves ūdens parasti satur izšķīdušās gāzes - amonjaku un oglekļa dioksīdu un hidrazīnu. Izšķīdušo gāzu un hidrazīna klātbūtne maina kondensāta un padeves ūdens elektrisko vadītspēju, un šķidruma konduktometra (sālsmērītāja) rādījumi nepārprotami neatbilst parastajam sāls saturam, t.i., iztvaicējot iegūtā sausā atlikuma vērtībai. kondensāta vai barības ūdens. Tas rada nepieciešamību mainīt instrumenta rādījumus vai izmantot papildu ierīci, lai no parauga noņemtu izšķīdušās gāzes un hidrazīnu.

Papildu ierīce degazētāja veidā izšķīdušo gāzu noņemšanai no parauga neizslēdz hidrazīna ietekmi uz konduktometriskā hidrazīna analizatora rādījumiem. Pašlaik izmantotais filtrs, kas pildīts ar katjonu apmaiņas zīmolu, novērš amonjaka un hidrazīna ietekmi uz instrumenta rādījumiem.

Elektrodu konduktometriskie devēji.Šķīdumu elektrovadītspējas mērīšanai izmantotie elektrodu devēji tiek ražoti dažādu risinājumu laboratoriskajiem pētījumiem un tehniskajiem mērījumiem. Mērījumus laboratorijas apstākļos veic, izmantojot maiņstrāvu. Jāatzīmē, ka konduktometriskā maiņstrāvas mērīšanas metode joprojām ir vispārpieņemta ikdienas laboratorijas praksē. Risinājumu elektriskās vadītspējas tehniskos mērījumus, izmantojot elektrodu pārveidotājus, parasti veic, izmantojot maiņstrāvu ar frekvenci 50 Hz.

Elektrodu devēju konstrukcija, izmēri un līdz ar to arī konstante lielā mērā ir atkarīga no šķīduma elektriskās vadītspējas izmērītās vērtības. Tehniskajos mērījumos visizplatītākie ir cilindriski koaksiālie devēji un mazākā mērā tie ar plakaniem elektrodiem. Pārveidotāju ar cilindriskiem koaksiālajiem elektrodiem konstrukcija shematiski parādīta attēlā. 22-2-2. Attēlā parādītais pārveidotājs. 22-2-2, a, ārējais cilindriskais elektrods ir arī tā korpuss. Otrajam pārveidotājam (22.-2-2. att., b) ir arī cilindriski koaksiālie elektrodi, bet tie atrodas tā tērauda korpusā, pie kura piemetināts viens elektrods. Šis pārveidotājs

izmanto TsKTI sāļuma mērītājos ar maza izmēra koncentratoriem. Degazēts un bagātināts paraugs ar nemainīgu temperatūru tuvu 100°C caur kreiso veidgabalu nonāk pārveidotājā no koncentratora. Pārveidotāja augšējais veidgabals ir savienots ar tērauda cauruli ar maza izmēra koncentratora tvaika telpu. sāļuma mērītājs. Pārveidotāja ar plakaniem elektrodiem ierīces shēma ir parādīta attēlā. 22-2-3. Attēlā parādītā pārveidotāja iezīme. 22-2-3 ir tas, ka tā elektrodu laukumi un risinājuma efektīvais šķērsgriezums, caur kuru plūst strāva, nav vienādi.

Rīsi. 22-2-2. Pārveidotāju ar cilindriskiem koaksiālajiem elektrodiem projektēšana. 1 - skavas vadu savienošanai; 2 - elektrodi; 3 - tērauda korpuss; 4 - izolatori.

Rīsi. 22-2-3. Pārveidotāja ierīce ar plakaniem elektrodiem. 1 - pārveidotāja korpuss; 2 - skavas vadu savienošanai; 3 - elektrodi.

Papildus aplūkotajiem caurplūdes elektrodu devējiem tie ir arī iegremdējamie, tieši iegremdēti cauruļvadā ar šķidrumu, kura elektrovadītspēja (vai koncentrācija) jākontrolē. Pārveidotāju elektrodi tehniskajiem mērījumiem ir izgatavoti no nerūsējošā tērauda. Pārveidotāju elektrodi elektrolītu šķīdumu laboratoriskajiem pētījumiem ir izgatavoti no platīna. Lai samazinātu elektrodu polarizāciju, tie ir pārklāti ar platīna melnu slāni. Šo pārveidotāju trauki parasti ir izgatavoti no stikla. Tvertņu izmēri tiek izvēlēti atkarībā no sagaidāmās pārbaudāmā šķīduma elektriskās vadītspējas vērtības.

Uz pārveidotāja elektrodiem, kas saskaras ar šķīdumu, notiek sarežģīti elektroķīmiski procesi. Mērot ūdens šķīdumu elektrovadītspēju, atstarpi starp elektrodiem piepilda ar barotni ar augstu dielektrisko konstanti. Šo iemeslu dēļ fiksēts šķīduma tilpums starp devēja elektrodiem, mērot ar maiņstrāvu, ir sarežģīta elektriskā pretestība - aktīvo

un kapacitatīvās sastāvdaļas. Elektrodu pārveidotāja ekvivalentā elektriskā ķēde, ņemot vērā elektrodu procesus, ir parādīta attēlā. 22-2-4. Elektrodu procesi ietver šķīduma elektrolīzes procesu, kad caur to iet elektriskā strāva, un dubultā elektriskā slāņa veidošanās procesu saskarnē “metāla elektrods – šķīdums”. Dubultā elektriskā slāņa veidošanās notiek ārējā elektriskā lauka ietekmes, elektrodu un jonu metālu jonu ķīmisko potenciālu nevienlīdzības dēļ šķīdumā un jonu un polāro molekulu specifiskās adsorbcijas dēļ. Maiņstrāvas ķēdē elektriskais dubultslānis ir līdzvērtīgs elektriskajai kapacitātei Dubultā slāņa elektriskā kapacitāte nav atkarīga no barošanas sprieguma frekvences un ir atkarīga no elektrodiem pielietotā potenciāla koncentrācijas un lieluma.

Rīsi. 22-2-4. Elektrodu pārveidotāja līdzvērtīga elektriskā ķēde.

Polarizācijas procesa ekvivalento elektrisko ķēdi parasti attēlo nelineāra aktīvā-kapacitatīvā pretestība, ko sauc par Faradeja pretestību. Viens no ekvivalentajiem ķēdes modeļiem ir definēts ar izteiksmi

kur konstants, omi - leņķiskais ātrums, rad/s Veicot tehniskos mērījumus, tiek mēģināts izveidot tādu elektrodu devēja konstrukciju, lai tā kopējo pretestību noteiktu fiksēta šķīduma tilpuma aktīvā pretestība starp elektrodiem un elektroķīmisko procesu un to izraisīto elektriskās pretestības reaktīvo komponentu ietekme būtu niecīga. Ja šie nosacījumi ir izpildīti ar nepieciešamo tuvinājumu, tad fiksēta tilpuma šķīduma elektrisko pretestību starp pārveidotāja elektrodiem nosaka pēc izteiksmes (22-2-3) pēc šādas formulas:

Rīsi. 22-2-5. Elektrodu pārveidotāja vienkāršotā līdzvērtīgā elektriskā ķēde.

Apskatīsim vienkāršotu ekvivalentu elektrodu pārveidotāja elektrisko ķēdi, kurā nav ņemta vērā elektrolīzes ietekme. Šajā gadījumā pārveidotāja kopējā pretestība tiks noteikta, kā izriet no shēmas, kas parādīta attēlā. 22-2-5, dubultā slāņa kapacitātes uz elektrodiem ar aktīvo šķīduma elektrisko pretestību starp elektrodiem un kapacitāti, kas manevrē šo pretestību. Jaudas var saukt par "konstruktīvu". Jāņem vērā, ka ūdenim ir augstāka relatīvā dielektriskā konstante salīdzinājumā ar citiem šķidrumiem (kondensātam, kas rada nepieciešamību ņemt vērā kapacitāti starp elektrodiem.

Izmantojot zināmo sakarību, kas nosaka kapacitatīvās pretestības moduli, ir iespējams veikt kvalitatīvu kapacitatīvo komponentu un frekvences ietekmes analīzi uz pārveidotāja pretestības moduli.

Pieņemot, ka aktīvā pretestība nav atkarīga no sprieguma frekvences uz elektrodiem, ir viegli pamanīt, ka, palielinoties c, divslāņu kapacitātes relatīvā ietekme uz pretestības moduli samazinās, bet “konstruktīvā” kapacitāte palielinās. Var parādīt, ka kapacitātes relatīvā ietekme praktiski nav atkarīga no elektrodu formas, to savstarpējās

atrašanās vietas un attālumi starp tām. Patiešām, konstrukcijas izmaiņas gandrīz vienādi ietekmē pārveidotāja aktīvo pretestību un kapacitātes vērtību. Divkāršā slāņa kapacitātes ietekmes pakāpi var mainīt ar projektēšanas metodēm. Palielinoties pārveidotāja elektrodu laukumam, palielinās dubultā slāņa jauda, ​​un šķīduma efektīvā šķērsgriezuma laukuma samazināšanās, caur kuru plūst strāva, izraisa šķīduma aktīvās pretestības palielināšanos. . Divkāršā slāņa kapacitātes relatīvā ietekme ir samazināta salīdzinājumā ar pārveidotāju, kurā elektroda laukums un šķīduma efektīvais šķērsgriezums ir vienādi.

Lai samazinātu ietekmi uz elektrodu polarizācijas šķīdumu elektrovadītspējas mērīšanas precizitāti, tiek izmantoti četru elektrodu pārveidotāji, piemēram, konduktometriskajos analizatoros tīriem ūdens šķīdumiem tiek izmantoti tipa pārveidotāji ar mērījumu diapazonu. Divi šī pārveidotāja elektrodi ir strāva, ko piegādā ar maiņstrāvas spriegumu caur lielu ierobežojošo pretestību, un pārējie divi, kas atrodas starp tiem, ir potenciāli. Šajā gadījumā spriegums, ko mēra pie potenciālajiem elektrodiem, unikāli nosaka kontrolētā šķīduma koncentrāciju un nav atkarīgs no strāvas elektrodu daļējas polarizācijas.

Rīsi. 22-2-6. Elektrodu pārveidotāja ar temperatūras kompensāciju shematiskā diagramma.

Temperatūras kompensācijas metodes un konduktometrisko analizatoru tipiskās mērīšanas shēmas. Temperatūras kompensāciju veic, izmantojot papildu elementus elektrodu pārveidotāja ķēdē vai šķidruma konduktometra mērīšanas ķēdē, kas samazina šķīduma temperatūras novirzes no 20 ° C ietekmi uz ierīces rādījumiem. Automātiskā temperatūras kompensācija pilnībā nenovērš šķīduma temperatūras ietekmi uz instrumenta rādījumiem, kas rada lielas grūtības, taču ievērojami samazina to.

No metodēm, kas tiek izmantotas automātiskai temperatūras kompensācijai šķidruma konduktometros, visbiežāk tiek izmantots elektrodu pārveidotājs ar temperatūras kompensāciju, kura diagramma parādīta att. 22-2-6. Elektrodu pārveidotāja temperatūras kompensācijas ķēdi veido rezistori, kas savienoti paralēli un virknē ar šķīduma pretestību. Šķīduma pretestībai ar rezistoru ir negatīvs, un virknē savienotajam rezistoram ir pozitīvs elektriskās temperatūras koeficients. pretestība. Rezistors ir izgatavots no manganīna stieples, un rezistors ir izgatavots no vara stieples. Lai izgatavotu rezistoru, dažreiz tiek izmantota niķeļa vai platīna stieple. Rezistors, kas tiek veikts līdzīgi kā pretestības termometra jutīgais elements, ir ievietots iekšpusē

devēja elektrods (22.-2-2. att., a). Paralēli risinājuma pretestībai pieslēgts rezistors linearizē atkarību un vienlaikus samazina samazinātās pretestības temperatūras koeficientu Tas rada labvēlīgākus apstākļus kompensējošā rezistora izmantošanai

Rīsi. 22-2-7. Pārveidotāja ķēdes kopējās pretestības atkarība no koncentrācijas C 18 un 35 ° C temperatūrā.

Temperatūras kompensācijas ķēdes parametru aprēķins parasti tiek veikts no pilnas temperatūras kompensācijas nosacījuma divām noteiktām koncentrācijām un noteiktām temperatūras vērtībām, kas atlasītas, ņemot vērā iespējamās šķīduma temperatūras novirzes no šī gadījuma, koncentrācijas mērījumus (elektrisko vadītspēja) jāveic diapazonā no līdz, jo kļūda, šķīduma temperatūrai mainoties ārpus šī intervāla robežām, var būt lielāka nekā tajā (22.-2-7. att.).

Pārveidotāja ķēdes kopējo pretestību attiecībā pret spailēm A līdz B (sk. 22-2-6 att.) pie šķīduma koncentrācijas C un tā temperatūras nosaka izteiksme

Šeit, kā arī turpmākajos vienādojumos indeksi norāda, uz kādu šķīduma koncentrāciju un temperatūru attiecas aplūkotās vērtības (pretestība, elektrovadītspēja, elektrovadītspēja). Pilnīgas temperatūras kompensācijas nosacījums ir samazināts līdz vienādībām

Pēdējās divās izteiksmēs vara temperatūras pretestības koeficients, kas atbilst 0° C. Aprēķinot temperatūras kompensācijas ķēdes parametrus, tos izmanto, lai mērītu ūdens šķīdumu elektrovadītspēju (sāls saturu) zemās koncentrācijās no daudzumiem ir tilta ceturtā atzara); asinhronais reversīvs motors; sinhronais motors. Rezistori ir izgatavoti no manganīna stieples. Rezistors kalpo, lai noteiktu nepieciešamo pretestības izmaiņu diapazonu, mērot šķīduma elektrovadītspēju no sākotnējās līdz galīgajai skalas vērtībai, kas ļauj izmantot komerciāli ražotus automātiskos balansētos tiltus KSM2, nemainot plūsmas vadu un pastiprinātāju.

Rīsi. 22-2-8. Šķidruma konduktometra shematiskā diagramma, izmantojot elektrodu devēju (22-2-2, 6. att.).

Aplūkoto sekundārā šķidruma konduktometra ierīces tilta mērīšanas ķēdi var izmantot arī ūdens šķīdumu elektrovadītspējas mērīšanai, izmantojot elektrodu devēju ar temperatūras kompensāciju (sk. 22-2-6 att.), ja tas ir savienots ar spailēm, nevis devējs Šķidruma konduktometri ar šādu elektrodu devēju, ko ražo uzņēmums Tulenergo, ko izmanto termoelektrostacijās ķīmiski demineralizēta ūdens elektrovadītspējas mērīšanai. Šajos šķidruma konduktometros tiek izmantoti elektrodu devēji ar temperatūras kompensāciju no 15 līdz 35°C caurplūdes un iegremdēšanas veidiem. Ierīcēm ir īpatnējās elektriskās vadītspējas mērījumu diapazons no 0,04 līdz 20°C.

Apskatīsim temperatūras kompensācijas metodi, izmantojot termistoru, kas iekļauts automātiskajā mērīšanas ķēdē.

balansēts tilta šķidruma konduktometrs (22-2-9 att.). Šeit EP elektrodu pārveidotājs ir iekļauts sekundārās ierīces mērīšanas tilta ķēdē, tāpat kā attēlā. 22-2-8. Šajā gadījumā pārveidotāja samazinātajai pretestībai un termistoram ar šuntu, kas savienots ar blakus esošajām tilta atzariem, ir negatīvs temperatūras pretestības koeficients. Jāņem vērā, ka termistoram atkarība ir nelineāra, tāpat kā termistoram

Rīsi. 22-2-9. Šķidruma konduktometra shematiskā diagramma, izmantojot termistoru temperatūras kompensācijai.

Mērot vadītspēju, termistoram ir tāda pati temperatūra kā analizējamajam šķīdumam, jo ​​tas parasti ir uzstādīts raidītāja korpusā. Temperatūras kompensācijas precizitāti noteiks konsekvences pakāpe starp termistora ar šuntu temperatūras koeficientiem un pārveidotāja samazināto pretestību.

Aplūkotā temperatūras kompensācija, izmantojot termistoru, kas iekļauta mērīšanas tilta ķēdē, tiek izmantota strāvas konduktometriskajos šķidruma analizatoros.

Temperatūras kompensāciju var veikt arī, izmantojot papildu elektrodu devēju, kas ir piepildīts ar ūdens šķīdumu, kura temperatūras pretestības koeficients ir tuvu analizējamā šķīduma temperatūras koeficientam. Šajā gadījumā darba un kompensācijas pārveidotāji ir iekļauti tilta mērīšanas ķēdes blakus esošajās atzaros. Šajā gadījumā kompensējošo devēju no ārpuses mazgā analizētais šķīdums, un tam ir tāda pati temperatūra. Šī temperatūras kompensācijas metode netiek plaši izmantota, jo šķīduma īpašības kompensācijas pārveidotājā laika gaitā mainās.

Automātiskie līdzsvarotie tilti, kas paredzēti darbam kopā ar elektrodu pārveidotājiem, var būt aprīkoti ar papildu ierīci elektrolītu ūdens šķīdumu elektriskās vadītspējas robežvērtību signalizācijai (regulēšanai).

Papildus aplūkotajiem šķidruma analizatoriem ar elektrodu devējiem ir pieejams konduktometriskais analizators

Precizitātes klase 5 AK, ko izstrādājis SKB AP, ar līdzstrāvas izejas signālu Šis konduktometriskais analizators, kas aprīkots ar filtru, kas piepildīts ar katjonu apmaiņas zīmolu, ir paredzēts ūdens šķīdumu īpatnējās elektriskās vadītspējas mērīšanai 30-40 ° temperatūrā. C un minerālu piemaisījumu, amonjaka un hidrazīna klātbūtne tajos. Kā sekundāra ierīce tiek izmantots automātiskais miliammetrs KSU2 ar mērījumu diapazoniem