Добрый день!
Подскажите, существует ли какой либо теореточеский метод определения проводимости воды с растворенными в ней соединениями, если известна исходная проводимость воды и точное количественное содержание растворенных в воде соединений.

Заранее благодарю!

Точный расчет удельной электропроводности производят по специальным эмпирическим формулам с использованием откалиброванных растворов хлористого калия с заранее известной величиной УЭП. Измеренную величину принято отображать с использованием единицы измерения Сименс, 1 См обратен 1 Ом. Причем для соленой воды результаты исследований отображаются См/м, а пресной воды – в мкСм/метр, то есть в микросименсах. Измерение электропроводности водных растворов дает для дистиллированной воды величину УЭП от 2 до 5 мкСм/метр, для атмосферных осадков величину от 6 до 30 и более мкСм/метр, а для пресных речных и озерных вод в тех районах, где воздушная среда сильно загрязнена, величина УЭП может колебаться в пределах 20-80 мкСМ/см.

Чтобы смягчить эту проблему, часто вместо двух используются четыре электрода. Поляризация электрода может быть предотвращена или уменьшена путем применения переменного тока и регулировки частоты измерения. Низкие частоты используются для измерения низкой проводимости, где сопротивление поляризации сравнительно невелико. Более высокие частоты используются для измерения высоких значений проводимости. Современные цифровые двухэлектродные измерители проводимости обычно используют сложные формы переменного тока и температурную компенсацию.

Для приблизительной оценки УЭП можно воспользоваться эмпирически найденным соотношением зависимости УЭП от содержания солей в воде (минерализация):

УЭП ( мкСм/cм ) = содержание солей (мг / л) / 0,65

То есть, для определения УЭП (мкСм/cм) показатель содержание солей (минерализацию воды) (мг/л) делят на поправочный коэффициент 0,65. Величина этого коэффициента колеблется в зависимости от типа вод в диапазоне 0,55-0,75. Растворы хлористого натрия проводят ток лучше: содержание NaCl (мг/л) = 0,53 мкСм/cм или 1 мг/л NaCl обеспечивает электропроводность в 1,9 мкСм/cм.

Эксперимент: измерение общей минерализации и проводимости

Они откалиброваны на заводе, и часто требуется повторная калибровка в поле, поскольку постоянная ячейки изменяется со временем. Он может быть изменен из-за загрязнения или физико-химической модификации электродов. В традиционном двухэлектродном измерителе проводимости между двумя электродами подается переменное напряжение и измеряется результирующий ток. Этот счетчик, хотя и прост, имеет один недостаток - он измеряет не только сопротивление раствора, но и сопротивление, вызванное поляризацией электродов.

Для ориентировочного расчета УЭП по содержанию солей в воде (минерализации) можно воспользоваться следующим графиком (рис. 1):

Рис. 1. График зависимости УЭП от содержания в воде солей (минерализации).

УЭП также измеряется при помощи специального прибора – кондуктометра, состоящего из платиновых или стальных электродов, погружаемых в воду, через которые пропускается переменный ток частотой от 50 Гц (в маломинерализованной воде) до 2000 Гц и более (в соленой воде), путем измерения электрического сопротивления.

Для минимизации влияния поляризации часто используются 4-электродные ячейки, а также платинированные клетки, покрытые платиновой черной. Устройства для измерения электропроводности часто используются для измерения общего количества растворенных твердых веществ. Это мера общей массы всех органических и неорганических веществ, содержащихся в жидкости в различных формах: ионизированной, молекулярной, коллоидной и суспендированной. Растворенные твердые вещества относятся к любым неорганическим солям, главным образом кальция, калия, магния, натрия, хлоридов, бикарбонатов и сульфатов и некоторого органического вещества, растворенного в воде.

Принцип действия кондуктометра основан на прямой зависимости электроводности воды (силы тока в постоянном электрическом поле, создаваемом электродами прибора) от количества растворенных в воде соединений. Широкий спектр соответствующего оборудования позволяет сейчас измерять проводимость практически любой воды, от сверхчистой (очень низкая проводимость) до насыщенной химическими соединениями (высокая проводимость).

Общее количество растворенных твердых веществ обычно измеряется в воде для определения его качества. Существует два основных метода измерения общего количества растворенных твердых веществ: гравиметрический анализ, который является наиболее точным методом, и измерение проводимости.

Второй метод не так точен, как гравиметрический анализ. Однако метод проводимости является наиболее удобным, полезным, широко распространенным и быстрым методом, поскольку это простое измерение проводимости и температуры, что можно сделать за несколько секунд с помощью недорогого устройства. Этот метод может быть использован, поскольку электропроводность воды напрямую связана с концентрацией ионизированных веществ, растворенных в воде. Это особенно полезно для целей контроля качества, таких как контроль питьевой воды или оценка общего количества ионов в растворе.

Кондуктометр можно приобрести даже в зоомагазинах, при этом возможны комбинации такого прибора с рН метром. Кроме того, такой прибор можно приобрести в конторах и фирмах, торгующих оборудованием для экологических исследований www.tdsmeter.ru/com100.html.

Умельцы, хорошо владеющие паяльником, могут сами изготовить прибор для измерения электропроводности конструкции И.И.Ванюшина. (журнал "Рыбное хозяйство", 1990 г., №5, стр. 66-67. Кроме того, во всех деталях это устройство и способы его калибровки описаны в очень полезной книге "Современный аквариум и химия", авторы И.Г.Хомченко, А.В.Трифонов, Б.Н.Разуваев, Москва, 1997 г). Прибор сделан на распространенной микросхеме К157УД2, которая представляет собой два операционных усилителя. На первом собран генератор переменного тока, на втором – усилитель по стандартной схеме, с которого снимаются показания цифровым или аналоговым вольтметром (рис. 2).

Получение и контроль качества дистиллированной воды

Измерения проводимости зависят от температуры, т.е. при повышении температуры проводимость также увеличивается, поскольку ионы в растворе движутся быстрее. Для получения не зависящих от температуры измерений была введена концепция эталонной температуры. Это позволяет сравнивать результаты проводимости при разных температурах. Если требуется очень высокая точность, образец можно поместить в термостат, а затем измеритель будет откалиброван с точно такой же температурой, которая используется для измерения.

Рис. 2. Самодельный кондуктометр.

Для исключения влияния температуры измерения эоектропроводности производятся при постоянной температуре 20 0 С, поскольку значение электропроводности и результат измерений зависят от температуры, как только температура повышается хотя бы на 1 0 С, измеряемая величина электропроводности тоже увеличивается приблизительно на 2 %. Чаще всего ее пересчитывают по отношению к 20 0 С по корректировочной таблице, либо приводятся к ней с использованием эмпирических формул.

Большинство современных измерителей проводимости содержат встроенный температурный датчик, который можно использовать для коррекции температуры, а также для измерения температуры. Однако все они измеряют только проводимость и температуру, а затем вычисляют необходимое физическое значение и производят температурную компенсацию.

Такое же устройство с фирменным наименованием, вероятно, сделанное на той же фабрике, будет стоить в 10 раз больше. Но это для тех, кто любит платить только за фирменное наименование. Следует отметить, что два фактических физических значения, которые это устройство измеряет, являются сопротивлением раствора между двумя электродами и температурой раствора.

Корректировочная таблица для расчета УЭП.

Температура, °С	Поправочный коэффициент	Температура, °С	Поправочный коэффициент	Температура, °С	Поправочный коэффициент

Расчет удельной электропроводности воды в данном случае производится по формуле:

Это безразмерная величина. Так же, как процент означает из сотни, части на миллион единиц означает из миллиона. Мы обсудим эти расчеты ниже. Примерами веществ с высокой концентрацией солей являются некоторые пищевые продукты и морская вода. Это только нормальная концентрация соли во многих пищевых продуктах.

Во многих отраслях существует множество разных масштабов. Разница между ними заключается в их использовании. Для нашего эксперимента мы сначала измерим общее количество растворенных твердых веществ в дистиллированной воде. Чтобы приготовить 100 мл раствора, нам понадобится 100 мг хлорида натрия и до 100 мл дистиллированной воды. Чтобы сделать раствор, мы помещаем хлорид натрия в измерительный цилиндр, добавляем немного дистиллированной воды и перемешиваем до полного растворения хлорида натрия. Затем добавьте дистиллированную воду до отметки 100 мл и снова хорошо перемешайте.

УЭП = C п / R

где C п - емкость датчика прибора, зависящий от материала и размеров электродов и имеющий размерность см-1, определяется при тарировке прибора по растворам хлористого калия с известной величиной удельной электропроводности; K - температурный коэффициент для приведения измеренной величины при любой температуре к принятому постоянному ее значению; R - измеренное электрическое сопротивление воды прибором, в Омах.

Это немного меньше значения 5 см-1. Заметим, что формула для вычисления константы ячейки может давать только приблизительное значение. У вас есть трудности с переводом единицы измерения на другой язык? Электропроводность оценивает количество всех растворенных солей или общее количество растворенных ионов в воде.

Что в мире микросферы на сантиметр? Это единицы электропроводности. Датчик просто состоит из двух металлических электродов, которые ровно на расстоянии 0 см друг от друга и выступают в воду. На электродах подается постоянное напряжение. Электрический ток протекает через воду из-за этого напряжения и пропорционален концентрации растворенных ионов в воде - чем больше ионов, тем больше проводящая вода приводит к более высокому электрическому току, который измеряется электронным способом. Дистиллированная или деионизированная вода имеет очень мало растворенных ионов и поэтому почти нет тока, протекающего через щель.

Прибор необходимо отградуировать в значениях сопротивления. Для градуировки можно рекомендовать следующие сопротивления: 1 кОм (электропроводность 1000 мкСм), 4 кОм (250 мкСм), 10 кОм (100 мкСм).

Для того, чтобы точнее определить удельную электропроводность, нужно знать постоянную сосуда для измерения СX. Для этого необходимо приготовить 0,01 М раствора хлорида калия (KCl) и измерить его электросопротивление R KCl , (в кОм) в приготовленной ячейке. Емкость сосуда определяется по формуле:

Классификация солевых вод

Вы найдете оба набора единиц в опубликованной научной литературе, хотя их числовые значения идентичны. Это просто символ масштаба, от 0 до 14, который оценивает водные растворы в зависимости от их кислотности или щелочности. Чистой воде дается число 7 - прямо в середине шкалы - потому что оно содержит равное количество кислотных и основных ионов и поэтому является нейтральным. По мере увеличения щелочности раствора значение рН повышается; по мере увеличения кислотности, рН снижается. Каждый шаг представляет собой увеличение или уменьшение в десять раз.

C п = R KC УЭП KCl

где УЭП KC - удельная электропроводность 0,01М раствора KCl при данной температуре в мкСм/см, найденная по корректировочной таблице.

Расчет УЭП после этого производится по формуле:

УЭП = C п {K Т } / R

РН образца воды является мерой концентрации ионов водорода. Термин рН был получен от того, как рассчитывается концентрация ионов водорода - это отрицательный логарифм концентрации ионов водорода. То, что это означает для тех из нас, кто не является математиком, заключается в том, что при более высоком рН меньше ионов свободного водорода и что изменение одной единицы рН отражает десятикратное изменение концентраций иона водорода. Например, количество ионов водорода в 10 раз больше, чем при рН 7, чем при рН.

Установление величины общей минерализации воды

Диапазон значений рН от 0 до рН, равный 7, считается нейтральным. Вещества с рН менее 7 являются кислотными; вещества с рН более 7 являются основными. Например, в дополнение к влиянию того, сколько и какая форма фосфора наиболее распространена в воде, рН также может определять, может ли ее использовать водная жизнь. В случае тяжелых металлов степень их растворимости определяет их токсичность.

где C п - емкость датчика прибора, зависящий от материала и размеров электродов и имеющий размерность см -1 , определяется при калибровке прибора по растворам хлористого калия с известной величиной УЭП; K т - температурный коэффициент для приведения измеренной величины при любой температуре к принятому постоянному ее значению; R - измеренное электрическое сопротивление воды прибором, в Омах.

Металлы, как правило, более токсичны при более низком рН, потому что они более растворимы. Не нужно регулировать нормально Легкое управление Надежность и устойчивость Легко переносить. Деионизированная вода часто используется для точной очистки. Это проверенный процесс, но с рядом скрытых ловушек.

В общем, есть три общих уровня воды: водопроводная вода, дистиллированная вода и деионизированная вода. С точки зрения точной очистки ни водопроводная вода, ни дистиллированная вода не являются достаточно чистыми, чтобы справиться с этой задачей, поскольку они загрязнены в большей или меньшей степени минералами и органическими веществами.

УЭП соленой воды принято выражать в См/м (См - Сименс, величина, обратная Ому), пресной воды - в микросименсах (мкСм/см). УЭП дистиллированной воды равна 2-5 мкСм/см, атмосферных осадков - от 6 до 30 мкСм/см и более, в районах с сильно загрязненной воздушной средой, речных и пресных озерных вод 20-800 мкСм/см.

Нормируемые величины минерализации приблизительно соответствуют удельной электропроводности 2 мСм/см (1000 мг/дм 3) и 3 мСм/см (1500 мг/дм 3) в случае как хлоридной (в пересчете на NaCl), так и карбонатной (в пересчете на CaCO 3). минерализации.

Двуниточные деионизаторы используют отдельные резервуары, в которых содержится катионная смола, а другая - анионная смола. Очевидно, что затраты, потребление энергии, сквозные и управляющие проблемы скачутся экспоненциально по мере увеличения чистоты воды. Чем чище вода, тем более голодны для ионов, и чем больше загрязнений она будет привлекать, если упаковка и обработка не будут контролироваться жестко.

Теперь вы не указали каких-либо особенностей приложения, в котором вы работали. Если вода достаточно чистая, чтобы быть агрессивным очистителем, она мгновенно станет загрязнена, как только откроется бутылка или контейнер, и в этот момент вы также можете очистить дистиллированной водой и сэкономить немного денег.

Чистая вода в результате ее собственной диссоциации имеет удельную электрическую проводимость при 25 С равную 5,483 мкСм/м.

Более подробно о методах расчета УЭП смотрите в соответствующих разделах нашего сайта.

К.х.н. О.В. Мосин

Ниже приводятся методические по расчету общей минерализации, ионной силы, жесткости и определения содержания сульфат-ионов в природных и сточных водах по величине удельной электропроводности как обобщенного показателя их качества.

Это произошло потому, что они обнаружили, что через час или около того очистка остановилась независимо от того, как долго они запускали машины. Единственный жизнеспособный вариант - плотно закрытая замкнутая система, которая очищает воду, выполняет очистку, а затем перерабатывает воду. Они, как правило, дорогие, энергоемкие и относительно медленные в сквозном режиме.

Фильтр обратного осмоса удаляет дополнительные загрязнители, а фильтр смолы с смешанным слоем удаляет окончательные растворенные минералы. Если вы чистите высококачественную полупроводниковую окончательную очистку оптики или медицинских устройств высокого класса, то тип 1 является правильным выбором.

Определение электропроводности (L) воды сводится к измерению обратной ее величины - сопротивления (R), которое вода оказывает приходящему через нее току. Таким образом, L= 1:R, и поэтому величина электропроводности выражается в обратных Омах, а по современной классификации СИ - в Сименсах (См).

Величина удельной электропроводности сохраняется неизменной в пределах допускаемой погрешности (10%) при наличии в природных и сточных водах различных по природе органических соединений (до 150 мг/дм) и взвешенных веществ (до 500 мг/дм3).

Как работают системы фильтрации и обратного осмоса. Фильтр картриджа Далее - фильтр типа картриджа. Этот фильтр типа обычно имеет съемный корпус, в который могут быть размещены различные типы «элементов». Элемент картриджа фильтра осадка может быть изготовлен для удаления частиц определенного размера и большего размера. Большинство элементов промышленного и лабораторного использования указывают на удаление от 15 до 15 микрон и более. и добавить после него слова «Абсолют». Это просто означает, что если он говорит, что он равен 5 мкм, это значит!

Для измерения удельной электропроводности (кси) могут быть использованы любые кондуктометры с диапазоном от 1*10(-6) См/см до 10*10(-2) См/см.

1. ПОЛУЧЕНИЕ И КОНТРОЛЬ КАЧЕСТВА ДИСТИЛЛИРОВАННОЙ ВОДЫ

1.1. НОРМАТИВЫ КАЧЕСТВА

В лабораториях по контролю качества природных и сточных вод дистиллированная вода является основным растворителем для приготовления реактивов, разбавителем исследуемых проб, экстрагентом, а также используется для ополаскивания лабораторной посуды. Поэтому для успешной работы любой химико-аналитической лаборатории наряду с выполнением таких условий, как высокая квалификация специалистов, наличие точных поверенных приборов, использование реактивов требуемой степени чистоты, стандартных образцов и стандартной мерной посуды, большое внимание должно быть уделено качеству дистиллированной воды, которая по своим физико-химическим показателям должна соответствовать требованиям ГОСТ 670972 (см. таблицу).

НОРМАТИВЫ

КАЧЕСТВА ДИСТИЛЛИРОВАННОЙ ВОДЫ ПО

рН ¦ 5,4-6,6 ¦

Вещества, восстанавливающие КМnО4 ¦ 0,08 ¦

Остаток после выпаривания ¦ 5,0 ¦

Остаток после прокаливания ¦ 1,0 ¦

Аммиак и соли аммония ¦ 0,02 ¦

Нитраты ¦ 0,20 ¦

Сульфаты ¦ 0,50 ¦

Хлориды ¦ 0,02 ¦

Алюминий ¦ 0,05 ¦

Железо ¦ 0,05 ¦

Кальций ¦ 0,80 ¦

Медь ¦ 0,02 ¦

Свинец ¦ 0,05 ¦

Цинк ¦ 0,20 ¦

Удельная электропроводность при 20 град. С не более 5*10(-6) См/см

Если все показатели соответствуют установленным нормам, то дистиллированная вода пригодна для использования в лабораторных исследованиях, и ее качество не повлияет на метрологические характеристики выполняемых в лаборатории анализов. Нормативы периодичности проведения контроля качества дистиллированной воды не установлены.

1.2. ПОЛУЧЕНИЕ И КОНТРОЛЬ КАЧЕСТВА

Дистиллированную воду получают в дистилляторах различных марок. Дистиллятор устанавливают в отдельном помещении, воздух которого не должен содержать вещества, легко поглощаемые водой (пары аммиака, соляной кислоты и др.). При первоначальном пуске или при пуске дистиллятора после длительной консервации пользование дистиллированной водой разрешается только после 40 часов работы дистиллятора и после проверки качества получаемой воды в соответствии с требованиями ГОСТ.

В зависимости от состава исходной воды может быть получена дистиллированная вода различного качества.

При высоком содержании в воде солей кальция и магния на поверхности нагревательных элементов, внутренних стенках парообразователя и холодильной камеры образуется накипь, в результате чего ухудшаются условия теплообмена, приводящие к снижению производительности и сокращению срока службы дистиллятора. В целях умягчения исходной воды и уменьшения образования накипи аппарат целесообразно эксплуатировать в комплексе с противонакипным магнитным устройством или химическим водоподготовителем (на основе ионообменных смол в натриевой форме), например марки КУ-2-8чс.

Вопрос о сроках проведения периодической профилактической промывки дистиллятора и очистки от накипи решается опытным путем, руководствуясь при этом данными о качестве дистиллированной воды при периодическом контроле. После очистки и промывки дистиллятора дистиллированная вода вновь анализируется по всем показателям согласно ГОСТ.

Все результаты анализов воды следует вносить в журнал, где одновременно необходимо отражать режим работы дистиллятора. Анализ полученных результатов позволит установить для каждой исходной воды свой режим работы аппарата: период эксплуатации, срок его отключения для проведения профилактической чистки, мойки, промывки и т.д.

Если в качестве исходной воды используется вода с высоким содержанием органических веществ, то часть их может перейти с отгоном в дистиллят и повысить контрольную величину окисляемости. Поэтому ГОСТ предусматривает определение содержания органических веществ, восстанавливающих марганцовокислый калий.

Для освобождения перегоняемой воды от органических примесей и улучшения качества дистиллята рекомендуется использовать химические водоподготовители с гранулированным сорбентом из березового активированного угля или с макропористым гранулированным анионитом марки АВ-17-10П.

При обнаружении в дистиллированной воде веществ, восстанавливающих перманганат калия в концентрации более 0,08 мг/дм необходимо провести вторичную перегонку дистиллята с добавлением в него перед отгоном раствора 1% КМnО4, из расчета 2.5 см.куб на 1 дм воды. Общая затрата времени на контроль качества дистиллированной воды по всем 14 показателям, указанным в таблице, составляет 11 часов рабочего времени аналитика (65 лабораторных единиц). Определение удельной электропроводности воды выгодно отличается по временным затратам от традиционного химического анализа при определении отдельных показателей, т.к. затрата времени на ее определение составляет не более 1 лабораторной единицы (10 минут) и рекомендуется как экспресс - метод при контроле качества дистиллированной воды.

По величине удельной электропроводности можно обобщенно охарактеризовать всю сумму составляющих остаточного количества минеральных веществ (в том числе нитраты, сульфаты, хлориды, алюминий, железо, медь, аммиак, кальций, цинк, свинец).

При необходимости получения экспрессных сведений о содержании в воде сульфат-ионов последнее может быть рассчитано по величине удельной электропроводности и содержанию гидрокарбонати хлорид-ионов (см. раздел 2).

Согласно ГОСТ результат намерения величины дистиллированной воды выражается при 20 град. С

1.3. УСЛОВИЯ ХРАНЕНИЯ

Дистиллированная вода для лабораторных исследований должна быть свежеперегнанной. При необходимости воду можно хранить в герметически закрытых полиэтиленовых или фторопластовых бутылях. Для предотвращения поглощения из воздуха углекислоты бутыли с дистиллированной водой должны быть закрыты пробками с хлоркальциевыми трубками. Безаммиачная вода хранится в бутыли, закрытой пробкой с "гуськом", содержащим раствор серной кислоты.

3. УСТАНОВЛЕНИЕ ВЕЛИЧИНЫ ОБЩЕЙ МИНЕРАЛИЗАЦИИ ВОДЫ

3.1. ПРИРОДНЫЕ ВОДЫ

Одним из наиболее важных показателей качества воды является величина общей минерализации, обычно определяемая гравиметрически по сухому остатку. Используя данные химического анализа о содержании хлорид-, гидрокарбонати сульфат-ионов, с помощью переводных множителей можно рассчитать величину общей минерализации (М, мг/дм.куб.) исследуемой воды по формуле (2) :

М=[НСО(3-)*80+[Сl-]-55+*67

где [НСО(3-)], [Сl], - концентрации гидрокарбонат-, хлорид-, сульфат-ионов в мг-экв/дм.куб. соответственно. Численные множители приблизительно отвечают среднеарифметическим значениям молярных масс эквивалентов солей соответствующего аниона с кальцием, магнием, натрием и калием.

3. СПОСОБ ОЦЕНКИ ИОННОЙ СИЛЫ ВОДНОГО РАСТВОРА

В практике гидрохимических исследований величина ионной силы воды используется при контроле ионного состава воды с помощью ионселективных электродов, а также при экспрессном расчете общей жесткости.

Расчет ионной силы (мю) природных и сточных вод производится по результатам двукратного измерения величины удельной электропроводности воды: неразбавленной (кси1) и разбавленной в соотношении 1:1 (кси2).

Вычисление ионной силы производится по формуле (4) :

(мю)=К*См10 (4)

Где См - общая минерализация воды, рассчитанная по величине удельной электропроводности как а * 10(4) и выраженная в мг-экв/дм.куб;

К - ионный показатель, устанавливаемый с помощью корректировочной таблицы по величинам См и кси2/кси1.

Рассчитанные данным способом значения (мю) природных и сточных вод (даже содержащих большое количество взвешенных частиц) согласуются с величинами (мю), определенными по данным химического анализа содержания главных ионов; расхождение результатов двух способов не превышает 10%, что согласуется с допускаемыми нормативами воспроизводимости.

Данный экспрессный способ определения ионной силы природных и сточных вод более экономичен и имеет преимущество при контроле мутных и окрашенных вод.

4. СПОСОБ ОЦЕНКИ ОБЩЕЙ ЖЕСТКОСТИ ВОДЫ

Смещая жесткость является одним из важнейших групповых показателей качества воды для всех типов водопользования. Общепринятое комплекснометрическое определение жесткости имеет существенное ограничение и не может быть использовано при анализе мутных и окрашенных вод, а также при значительном содержании ряда металлов. Такие воды при определении общей жесткости должны подвергаться специальной обработке, что сопряжено с увеличением расхода химических реактивов и дополнительными затратами рабочего времени на проведение анализа.

Ускоренный способ оценки ориентировочной величины общей жесткости (Ж общ.) основан на данных, получаемых по результатам измерения электропроводности. Расчет производят по формуле (5) %

Ж общ.= 2(мю) * 10(3) - (2См + SO4(2-)]) (5)

где (мю) - величина ионной силы воды (расчет по данным электропроводности, см. раздел 4); См - общая минерализация, мг-экв/дм.куб. (расчет по данным электропроводности, см. раздел 4); - концентрация сульфат-ионов, мг-экв/дм.куб. (расчет по данным электропроводности, см. раздел 2, или другого метода). Погрешность определения жесткости данным способом находится в пределах допустимых норм (5%). Способ рекомендуется как ускоренный для оценки общей жесткости в условиях массового анализа проб в системе экологического мониторинга, особенно в случае мутных, окрашенных вод и вод, сильно загрязненных ионами ряда тяжелых металлов.

ЛИТЕРАТУРА

ГОСТ 6709-72 "Вода дистиллированная".

Указания по организации и структуре лабораторного контроля в системе Минжилкомхоза РСФСР. М. 1986.

Воробьев И.И. Применение измерения электропроводности для характеристики химического состава природных вод. М., Изд-во АН СССР, 1963-141 с.

Почкин Ю.Н. Определение электропроводности воды при изучении солевого режима открытых водоемов // Гигиена и санитария. 1967, N 5.

ГОСТ 17403-72. Гидрохимия. Основные понятия. Термины и определения.

Лурье Ю.Ю. Аналитическая химия промышленных сточных вод. М., Химия, 1984.-447 с.

РД 52.24.58-88. Методика выполнения измерений содержания сульфат-ионов титриметрическим методом с солью бария.

РД 52.24.53-88. Методика выполнения измерении содержания сульфат-ионов с солью свинца.

ГОСТ 27384-87. Вода. Нормы погрешности измерения показателен состава и свойств.

ГОСТ 26449.1-85. Установки дистилляционные опреснительные стационарные. Методы химического анализа соленых вод.

Информационный листок N 29-83. Определение содержания котловой воды. ЦНТИ, Архангельск. 1983.

Руководство по химическому анализу поверхностных вод суши. Л., Гидрометеоиздат. 1977. - 537 с.

Ускоренное установление общей минерализации, общей жесткости, ионной силы, содержания сульфат-ионов и свободной СО2 по удельной электропроводности. Казань. ГИДУВ. 1989. - 20 с.

Произведение концентраций водородных и гидроксильных ионов в химически чистой воде является постоянной величиной, равной 10 -14 при температуре 25 °С. Оно остается неизменным и в присутствии веществ, диссоциирующих с образованием водородных и гидроксильных ионов. В чистой воде концентрации водородных и гидроксильных ионов равны 10 -7 моль/дм 3 , что соответствует нейтральному состоянию раствора. В кислых растворах [Н + ] > 10 -7 моль/дм 3 , а в щелочных [Н + ]

Для удобства выражения концентрации водородных ионов в воде используют величину, представляющую собой взятый с обратным знаком десятичный логарифм их концентрации. Эта величина называется водородным показателем и обозначается рН (рН = - lg ¢).

Величина рН является одним из важнейших показателей качества вод и характеризует состояние кислотно-основного равновесия воды. От величины рН зависит развитие и жизнедеятельность водной биоты, формы миграции различных элементов, агрессивное действие воды на вмещающие породы, металлы, бетон.

На величину рН поверхностных вод влияет состояние карбонатного равновесия, интенсивность процессов фотосинтеза и распада органических веществ, содержание гумусовых веществ.

В большинстве водных объектов рН воды обычно колеблется в пределах от 6,3 до 8,5. В речных и озерных водах зимой отмечаются более низкие по сравнению с летним периодом значения рН.

Величина рН поверхностных вод, подверженных интенсивному загрязнению сточными водами или влиянию подземных вод, может изменяться в более широких пределах из-за наличия в их составе сильных кислот или оснований.

Удельная электрическая проводимость (удельная электропроводность) - количественная характеристика способности воды проводить электрический ток. В чисто физическом смысле это величина, обратная электрическому сопротивлению воды при температуре 25 °С, находящейся между двумя электродами с поверхностью 1 см 2 , расстояние между которыми равно 1 см. Единица удельной электрической проводимости - Сименс на 1 м (См/м). Для воды в качестве единицы измерения используют производные величины - миллиСимменс на 1 м (мСм/м) или микроСименс на 1 см (мкСм/см).

В большинстве случаев удельная электрическая проводимость поверхностных вод суши является приблизительной характеристикой концентрации в воде неорганических электролитов - катионов Na + , K + , Са 2+ , Mg 2+ и анионов Сlˉ, SO 4 2- , HCO 3 - . Присутствие других ионов, например Fe (II), Fe (III), Mn(II), NO 3 - , НРО 4 2- обычно мало сказывается на величине удельной электрической проводимости, так как эти ионы редко встречаются в воде в значительных количествах. Водородные и гидроксильные ионы в диапазоне их обычных концентраций в поверхностных водах суши на удельную электрическую проводимость практически не влияют. Столь же мало и влияние растворенных газов.

Таким образом, удельная электрическая проводимость поверхностных вод суши зависит в основном от их минерализации и обычно колеблется в пределах от 50 до 10000 мкСм/см.

Измерение рН воды осуществляют потенциометрическим, а удельной электрической проводимости - кондуктометрическим методом с помощью соответствующих приборов - рН-метров (иономеров) и кондуктометров. Современные приборы (иономеры-солемеры) комплектуются датчиками на оба показателя и позволяют проводить их измерение практически одновременно.

РД 52.24.495-2005

РУКОВОДЯЩИЙ ДОКУМЕНТ

ВОДОРОДНЫЙ ПОКАЗАТЕЛЬ И УДЕЛЬНАЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ПРОВОДИМОСТЬ ВОД. МЕТОДИКА ВЫПОЛНЕНИЯ ИЗМЕРЕНИЙ ЭЛЕКТРОМЕТРИЧЕСКИМ МЕТОДОМ

Дата введения 2005-07-01

Область применения

Настоящий руководящий документ устанавливает методики выполнения измерений (далее - методика) водородного показателя в диапазоне от 4 до 10 ед. рН и удельной электрической проводимости в диапазоне от 5 до 10000 мкС/см в пробах поверхностных вод суши и очищенных сточных вод электрометрическим методом.

Характеристики погрешности измерения

Метод измерений

При измерении рН воды электрометрическим методом используется система, состоящая из стеклянного электрода, потенциал которого зависит от концентрации (активности) ионов водорода, и вспомогательного электрода. Электродная система при погружении в пробу воды развивает э.д.с, линейно зависящую от активности ионов водорода.

Измерение удельной электрической проводимости основано на измерении электрического сопротивления раствора, находящегося между двумя платиновыми (платинированными) электродами с поверхностью 1 см 2 , расстояние между которыми равно 1 см.

При изменении температуры на 1 °С величина удельной электрической проводимости изменяется (возрастает с ростом температуры) примерно на 2 %. Поэтому для исключения данной погрешности измерение проводят в термостатируемой пробе или с использованием автоматического термокомпенсатора. В противном случае в результаты вносят соответствующие поправки.

Требования безопасности, охраны окружающей среды

где v t - величина удельной электрической проводимости притемпературе измерения, мкСм/см;

f - температурная поправка (Приложение).

Если прибор градуирован в других единицах, результат измерениянеобходимо перевести в микросименс на сантиметр.

где рН - среднее арифметическое значение двух результатов, разность между которыми не превышает предела повторяемости r (0,06 ед. рН).

где: v - среднее арифметическое значение двух результатов, разность между которыми не превышает предела повторяемости r (2,77 s r);

± D - границы погрешности измерений (таблица).

При этом указывают действительную температуру измерения, если проводилась автоматическая или математическая коррекция результата. Численные значения результата измерения должны оканчиваться цифрой того же разряда, что и значения характеристики погрешности.

Контроль качества результатов измерений при реализации методики в лаборатории

При реализации методики в лаборатории обеспечивают:

Оперативный контроль исполнителем процедуры выполнения измерений (на основе оценки повторяемости при реализации отдельно взятой контрольной процедуры);

Контроль стабильности результатов измерений (на основе контроля стабильности среднеквадратического отклонения повторяемости).

Алгоритм оперативного контроля исполнителем процедуры выполнения измерений приведен в РД 52.24.495-2005.

Периодичность оперативного контроля и процедуры контроля стабильности результатов выполнения измерений регламентируют в Руководстве по качеству лаборатории.

Главный метролог ГУ ГХИ А.А. Назарова



Как определить качество дистиллированной воды? Каким образом выполняется анализ и контроль показателей? Понятие дистиллированной воды и её характеристики. Основные химические показатели данной жидкости. Нормативные документы для контроля качества такой воды. Свойства дистиллированной воды и её влияние на человеческий организм. Методы контроля качества в домашних и лабораторных условиях. Качество дистиллированной воды проверяется по остатку примесей. Анализ и контроль показателей напрямую связан с составом исходной жидкости, способом производства дистиллята, исправностью устройства по перегонке, а также условиями, в которых хранится такая вода.

Понятие и характеристики

Дистиллированная вода – это жидкость, очищенная от веществ неорганического и органического происхождения. Сюда относятся соединения минеральных солей, взвешенные вещества, патогенные микроорганизмы, продукты распада после различных живых организмов и т.п. Важно понимать, что не каждая жидкость, которая прошла процесс испарения и осела в конденсат, может считаться дистиллятом.

Дистиллированную жидкость применяют для лечения людей, поэтому её состав и качество очень важны. От этого зависит здоровье человека. В связи с этим качество дистиллированной воды регламентируется нормами, а именно ГОСТ 6709-72. Главные характеристики дистиллированной воды описываются в этих документах.

Базовые показатели по воде, прошедшей дистилляцию

Концентрация в мг на дм³	Название элемента
Не > 5	Остатки примесей после испарения
Не > 0,02	Количество элементов аммонийных солей и частиц аммиака
Не > 0,2	Доля нитратов
Не > 0,5	Присутствие в составе сульфатов
Не > 0,02	Уровень хлорирования
Не > 0,05	Наличие частиц алюминия
Не > 0,05	Остатки железа
Не > 0,8	Доля элементов кальция
Не > 0,02	Наличие частиц меди
Не > 0,05	Присутствие свинца
Не > 0,2	Наличие частиц цинка
Не > 0,08	Концентрация восстанавливающих элементов
5,4-6,6	Кислотность жидкости
5 х 10 в -4 степени	Удельная электропроводность состава

Дистиллированная вода бывает различной стадии очищения в зависимости от назначения жидкости. Анализ жидкости позволяет очень точно выявить степень её очистки и присутствие различных примесей в составе. Так, бывает апирогенная жидкость, которая отличает полным отсутствием пирогенных элементов в своём составе. К данным элементам относятся вещества органического происхождения, а также различные бактериальные компоненты. При этом данные составляющие в состоянии негативно влиять на человека, вызывая такие симптомы, как повышение температуры тела, нарушения в обмене веществ, изменения в системе кровообращения и тому подобное. Именно поэтому дистиллят, который предназначен для изготовления составов для инъекций, должен быть в обязательном порядке очищен от пирогенных веществ.

Свойства дистиллята

Очень важно отслеживать воздействие жидкости, прошедшей дистилляцию, на человеческий организм. Как мы уже говорили, дистиллят чаще всего используется для лечения человека. Именно поэтому в каждой аптеке должен вестись журнал анализа дистиллированной воды. Однако, несмотря на лечебные свойства такой жидкости, бесконтрольный приём её противопоказан, поскольку состав может оказывать негативное влияние на человеческий организм.

Если вы решите использовать дистиллированную воду вместо обычной питьевой, то рискуете нанести серьёзный вред своему здоровью, а именно:

• Дистиллят способен очень быстро выводить из человеческого организма соединения хлоридов, что приведёт к стойкому дефициту этого микроэлемента.
• Такая вода может приводить к нарушению объёмного и количественного равновесия меду жидкостными объёмами в теле человека.
• Вода, прошедшая дистилляцию, плохо утоляет жажду, поэтому вы будете больше пить.
• Данная жидкость вызывает учащённое мочеиспускание, что влечёт за собой потерю элементов калия, натрия и соединений хлоридов, и их нехватку в теле.
• Концентрация гормонов, отвечающих за водно-солевой баланс, нарушается.

Контроль качества дистиллированной воды

Контролировать состав данной жидкости можно несколькими способами:

1. В домашних условиях, используя специально предназначенные для этого компактные приборы.
2. Контроль по количеству органики в составе воды, способной восстанавливать марганцовокислый калий.
3. Метод контроля по удельной электропроводности.

Рассмотрим каждый метод проверки подробнее.

В домашних условиях можно проверить качество дистиллированной воды, используя сразу несколько приборов. Так, для контроля жёсткости дистиллята используется прибор, называемый в народе, солемер (TDS-метр). Согласно ГОСТу номер 6702-72 допустимая концентрация солей в дистиллированной воде составляет 5 мг/л. Процент содержания хлоридов в такой воде определяют при помощи хлорметра. По ГОСТу этот показатель должен быть равен 0,02 мг/л. Кислотность воды измеряется рН-метром, который позволяет очень точно установить кислотно-щелочной баланс жидкости. Норма данного показателя должна быть в пределах 5,4-6,6 мг/л. Удельную электропроводность дистиллированной воды меряют кондуктометром. Показатель считается в пределах нормы, если прибор показывает значение 500.

Второй метод контроля можно проводить только в лабораторных условиях. Суть его состоит в том, что при обнаружении в дистиллированной воде веществ, способных восстанавливать перманганат калия в концентрации более 0,08 мг/дм³, вода считается некачественной. В такой ситуации требуется выполнить её повторную перегонку с добавлением необходимых растворов.

Довольно распространённым методом оценки качества дистиллированной воды является её проверка по удельной электропроводности. О растворе отличного качества говорит показатель равный не меньше 2 мкСм/см.

Вам необходимо оценить качество дистиллированной воды, но нужных приспособлений для самостоятельного проведения оценки у вас нет? Тогда обращайтесь в нашу лабораторию, где вам проведут все анализы, необходимые для контроля качества жидкости. Чтобы заказать анализ, вам достаточно связаться с нами по указанным телефонам. Стоимость наших услуг вы можете уточнить у менеджера при звонке.

Как измерить сопротивление воды? Такой вопрос могут задавать себе люди в разных ситуациях. В этой статье пойдет речь о том, как это сделать в гаражно-домашних условиях.

Возможно, кому-то вопрос покажется банальным. Что, мол, такого - взял омметр, тестер (или мультиметр с функцией измерения сопротивления), засунул электроды в воду и (что-то там) измерил.

Кстати, по ГОСТ-6709-72 "Вода дистиллированная. Технические условия" удельная электропроводность дистиллированной воды составляет не более 5*10 -4 См/м = 5*10 -4 (Oм*м) -1 . Иногда ее измеряют в мкСм/см: 5 мкСм/см .

Надо сказать, что какие-то показания, без сомнения, омметр выдаст. Но вот будут ли они отражать фактическую величину сопротивления воды - это большой вопрос. Скорее всего, это будет просто ничего не значащая совокупность цифр на экране мультиметра (тестера).

Некоторые путают дистиллированную воду и химически чистую воду (дистиллят высокой степени чистоты). Так вот, это, вообще говоря, немного разные вещи . В самом деле, вспомним, как получают так называемую "дистиллированную воду"? Правильно - при помощи дистиллятора. Скажем, обычный бытовой дистиллятор попросту НЕСПОСОБЕН выдать химически чистую воду. Для получения последней необходимо дорогостоящее оборудование или специальные методы очистки. Иногда дистиллированную воду условно называют химически чистой.
"Обычная" дистиллированная вода является проводником электрического тока (правда, имеющим довольно высокое электрическое сопротивление). Тогда как химически чистая вода - это (впрочем, если судить по величине ее удельного электрического сопротивления, то ее следовало бы отнести, пожалуй, к полупроводникам). Если точнее, она тоже способна проводить электрический ток про причине наличия в ней ионов ОН - , а также H + (точнее, Н 3 O + - так называемые ионы гидроксония), так как ее молекулы, все-таки, способны диссоциировать. Но ее электрическое сопротивление будет более высоким по сравнению с сопротивлением "обычной" (например, полученной на бытовом дистилляторе, пусть и промышленного производства) дистиллированной воды. Ибо доля диссоциировавших молекул в химически чистой воде весьма мала, по крайней мере, при комнатной температуре. Поэтому российский ГОСТ-6709-72 "Вода дистиллированная. Технические условия" имеет отношение именно к "обычной" дистиллированной воде. А не химически чистой.

Зачем в домашних условиях может возникать потребность в измерении сопротивления воды?

Дело в том, что в настоящее время немало людей склонны заботиться о своем здоровье. Они стараются поменьше разговаривать по сотовым телефонам (а если и разговаривать, то уж, однозначно, ТОЛЬКО через hands-free, никаких там блютусов, если, конечно, разговор не представляет собой вопрос жизни и/или смерти, когда без вреда организму, в частности, мозгу и глазам, уж никак не обойтись - например, срочный звонок по 02, 03 и т.п. - когда рядом hands-free нет), держатся подальше от работающих СВЧ-печей, употребляют правильную (кошерную) еду, проживают в безопасных (необязательно комфортных, а, именно - безопасных) местах, занимаются спортом и т.д. Всевечные " " (а также просто… как бы это сказать) иной раз относятся с "юмором" (точнее, с глупостью, если выразиться более конкретно) к такому положению вещей. Однако, вне всякого сомнения, это - личное дело "оптимистов" (или же "пессимистов"). Мы же поведем разговор для тех, кто является сторонником здорового образа жизни (и только для них; болтуны разного калибра могут совершенно спокойно пропустить данный материал).

В частности, речь идет о чистой питьевой воде. Ведь не секрет, что за последние 20-30 лет питьевая вода во многих местах испорчена. К примеру, у нас в г. Уфе "вклад" в это дело (для южного водопровода города) дает небезызвестный завод "Кроношпан". И не у всех есть возможность возить воду из благоприятных мест.

А, может купить воду?...

Некоторые предпочитают покупать воду… Однако, где гарантия, что купленная вода в самом деле удовлетворяет напечатанному (на бумаге или полиэтиленовой пленке… а то и на заборе) "сертификату качества"? Нам, к примеру, встречалась в продаже в г. Уфе "дистиллированная" (судя по надписи на этикетке бутылки) вода, предназначенная для заливки в автомобильные аккумуляторы, имеющая сопротивление… в 4 с лишним(!!) раза меньше, чем регламентировано по ГОСТ.

Ну, Вы же отлично понимаете, ЧТО стало потом с теми аккумуляторами, владельцы которых залили в них такую воду (я-то ее просто вылил в канализацию)… И сколько потом в интернете на разных автомобильных форумах было вылито горестных (а то и злобных) слов о том, что, мол, какие в настоящее время аккумуляторы "некачественные" делают. Но, ладно, что там - аккумулятор. Ну, подумаешь, потихоньку вышел он из строя в результате заливки такой вот "дистиллированной" воды. Это не столь страшно: стоит заплатить 3…15 тыс. руб. (по ценам конца 2016 г.) и - новый аккумулятор у Вас в руках (если вести речь об обычном аккумуляторе легкового автомобиля). Это ерунда. А вот здоровье человека - гораздо важнее. Здоровье - это отнюдь не аккумулятор автомобиля, который, по сути, является обычной железкой.

Или купить дистиллятор?...

Поэтому, кое-что понимающие люди покупают себе дистилляторы. Да, для того, чтобы у себя дома производить питьевую воду для своей семьи. Причем, не те, что представляют собой бачок (стоящий на газовой плите) с трубочками и змеевиком… - это уже прошлый век. А - серьезные, фабричного изготовления, с электронным управлением, охлаждением и т.п. Например, имеется благополучный опыт приобретения и эксплуатации дистиллятора Durastil (кстати, хороший сайт; как метко замечает его автор, пока люди спорят о том, полезна или нет дистиллированная вода для питья, мало или много в ней кислорода и др., он попросту пьет ее уже много лет и чувствует себя отлично, чего и всем остальным желает от чистого сердца). Только не подумайте, пожалуйста, что мы здесь рекламируем бытовые дистилляторы. Нет, это не реклама.

Как измерить сопротивление воды

Так вот, если человек задается целью: пить только хорошую, чистую (дистиллированную) воду, сразу возникает вопрос: а как проконтролировать степень этой самой чистоты? Как убедиться, что вода действительно дистиллированная, а не, скажем, поддельная? Например, это можно сделать путем измерения электрического ее сопротивления. Конечно, в идеале необходим химический, а то и масс-спектрометрический анализ, но уж ладно. Ибо, чем выше электрическое сопротивление, тем меньше примесей содержится в воде.

Тут, конечно, можно пойти двумя путями. Первый - это приобрести фабричный измеритель сопротивления жидкостей . Который, кстати, может оказать неплохую услугу, если Вы покупаете (или производите) дистиллированную (или очищенную) воду постоянно, т.е. есть надобность в частых измерениях. Однако, во-первых, это - финансовые затраты. Во-вторых, лишнее место, которое будет занимать этот прибор, лежа где-нибудь на полке или в шкафу в квартире. В-третьих, этот прибор, как и любой другой, необходимо периодически поверять (чтобы быть уверенным, что он показывает реальное, фактическое сопротивление воды, а не несет всякую ахинею). Поверьте на слово, что разного рода «китайские» приборы даже в новом состоянии способны показывать весьма фантастические результаты измерений (в виде технического юмора). Не говоря уже о тех, что были в употреблении. Например, в интернете полно информации о том, как люди покупали эти "китайские" приборы для , что-то там измеряли и потом, после публикования результатов, являлись хорошим источником юмора для окружающих. Поэтому мы, честно говоря, относимся с серьезным предубеждением к таким приборам. Надежнее и точнее будет - изготовить свой, самодельный. По крайней мере, будете знать, ЧТО меряете и ЧЕМУ соответствуют результаты измерений.

Второй путь гораздо проще: можно измерить сопротивление воды, используя, буквально, подручные материалы и имеющийся, наверное, у каждого уважающего себя человека, прибор типа тестера или омметра (ну, конечно, арабским шейхам, Биллу Гейтсу там… такой прибор иметь необязательно… таким вполне достаточно жить во дворцах с массивными изумрудными колоннами, обрамленными золотом, пить самую чистую воду, какая есть на земле и т.д.; но речь не о них, а обо всех остальных). Правда, следует чуть-чуть понимать, что делаешь. Но - это очень несложно.

Немного теории об электрическом сопротивлении жидкости

Итак - как измерить сопротивление воды (равно как и любой другой жидкости)? Вначале - теория. Открываем, к примеру, учебник по общей физике (Сивухин Д.В. Электричество: Учебное пособие.-2-е изд., испр.-М.: Наука. Главная редакция физико-математической литературы, 1983.-(общий курс физики).-688с.). И - любуемся формулой (46.5):

R - сопротивление проводящей среды,
- диэлектрическая проницаемость среды (воды),
- удельная электропроводность среды,
С - емкость электрода.
Индексы "1" и "2" относятся к первому и второму (измерительному) электродам соответственно.

Эта формула записана в гауссовой системе единиц (пожалеем некоторых читателей и не станем разъяснять, что это за система такая). Приведем ту же формулу, преобразованную в обычную, привычную систему СИ (стандартная система единиц - т.е. такая, которой пользуется подавляющее большинство людей… хотя, просьба к программистам: не перепутайте эту систему с языком программирования С):

8,854*10 -12 Ф/м - электрическая постоянная. Кое-кто именует эту постоянную диэлектрической проницаемостью вакуума.

Т.е. дело тут - в емкостях (и, соответственно, форме) электродов, при помощи которых будут проводиться измерения. Идеальный случай - это концентрические сферы; чуть хуже, но, тоже неплохо, - длинные коаксиальные цилиндры. Однако, в домашних условиях и те, и другие типы электродов изготовить затруднительно (ну, как минимум, хлопотно). Да и необязательно.

Самый простой вариант, который можно легко реализовать в домашних условиях - это два протяженных линейных электрода (попросту говоря - две относительно длинные тонкие проволоки), находящиеся на определенном расстоянии друг от друга.

Таким образом, зная емкости измерительных электродов и принимая, что среда около первого и второго электродов - одна и та же, а также тот факт, что электроды - одинаковые, можно определить электрическое сопротивление среды (в данном случае - жидкости - воды). При этом формула примет более простой вид:

С - емкость ДВУХ электродов (т.е. емкость конденсатора, образованного двумя одинаковыми электродами). Надеемся, читателям известно, что бывает емкость конденсатора (содержащего, как минимум, два электрода - обкладки), а бывает - емкость ОДНОГО, отдельно взятого, электрода. Это - разные вещи.

В случае, если электродами являются две одинаковых проволоки, емкость их можно записать в виде формулы (26.9) (преобразованной в систему СИ):

Ln - натуральный логарифм,
l - длина проволоки, погруженной в жидкость, м,
h - расстояние между проволоками, м,
а - радиус проволоки, м.

Данная формула верна при следующих условиях:

L >> h >> a

Дело в том, что при несоблюдении указанных условий будут оказывать весомое влияние краевые эффекты, которые исказят результаты расчетов и фактическая величина емкости С может (существенно) отличаться от рассчитанной. Кроме того, вышеприведенная формула выведена в предположении наличия бесконечной (по размерам) проводящей среды. Если же размеры последней (определяемые, к примеру, как габаритные размеры сосуда, в котором находится вода) конечны, тогда формула будет давать приближенное значение емкости С.

Подставляя эту формулу в выражение для сопротивления R, получим:

Как видим, диэлектрическая проницаемость среды сократилась; это означает, что электрическое сопротивление ее не зависит от диэлектрической проницаемости.

Перепишем последнюю формулу в более удобном для практического применения виде:

Что мы получаем? Если известна величина электрического сопротивления (в Омах), полученная в ходе измерений (омметром, тестером или т.п.) при помощи двух тонких, длинных, удаленных друг от друга электродов, погруженных в среду (воду), то по этой формуле можно определить ее электрическую проводимость. Как Вы уже, наверное, знаете, электрическое сопротивление жидкостей (воды, к примеру) выражается не в Омах, а в Ом*м. В отличие от линейно протяженных (проводов) металлов, полупроводников. Соответственно, электропроводность жидкости измеряется в (Ом*м) -1 .

Таким образом, эта формула дает нам весьма простой путь определения электропроводности воды с целью последующего сравнения ее с нормативным значением. Для этого необходимо лишь определиться с параметрами электродов и сосуда, в котором находится жидкость (вода). Так, мы оговорили, что должно быть

l >> h >> a

Т.е. длина электродов должна быть много больше, чем расстояние между ними; а последнее, в свою очередь, много больше радиуса каждого из электродов. В нашей практике, к примеру, были использованы такие параметры:

L=10 cм
h=1…2 см
а=0,1 см.

Можно, разумеется, использовать и более адекватные значения.

Размеры сосуда, в котором находится тестируемая жидкость, должна быть по крайней мере, не менее, чем указанные выше значения. Конечно, чем больше они, тем точнее будут результаты измерений. В нашей практике удовлетворительные результаты получались, применяя обычную стеклянную банку емкостью 0,7 л.

Внимание: банка должна быть очень тщательно вымыта, если речь идет об измерении электрического сопротивления дистиллированной воды !! Мыть, соответственно, необходимо той жидкостью, сопротивление которой собираетесь измерять, т.е. чистой, дистиллированной водой, упаси бог, без всяких моющих средств. В противоположном случае есть вероятность, что оставшиеся на стенках банки адсорбированные примеси выйдут в раствор и Вы измерите сопротивление не дистиллированной воды, а, грубо говоря, рассола, в состав которого будут входить моющие вещества.

Теперь - о материале электродов. Дело в том, что если Вы возьмете электроды из обычной медной, железной (или, упаси бог, алюминиевой) проволоки, есть гарантия, что в течение очень небольшого времени их электрический потенциал изменится (в результате электрохимических процессов) и, соответственно, измеряемое при помощи омметра сопротивление будет, мягко говоря, несоответствующим. Поэтому, конечно, в идеале необходимы платиновые или платинированные электроды. Но - где же их взять? И тогда - в чем смысл подобных домашних "затей"? Ведь проще купить готовый прибор, чем доставать платинированные электроды. Но, к счастью, не все так сложно.

Если нет платинированных, подойдут и позолоченные. На худой конец, вполне подойдут и никелированные, хромированные, нержавеющие (например, соответствующие вязальные спицы диаметром 1…2,5 мм). Если нету рядом хромированных (никелированных) вязальных спиц, на совсем уж худой конец можно купить пару нержавеющих сварочных электродов диаметром 2…2,5…3 мм. Полностью очистить их от флюса, слегка отшлифовать крупной, затем мелкой шкуркой. Или же воспользоваться нержавеющей проволокой малого диаметра. Надеемся, читатели знают, как пользоваться штангенциркулем и смогут определить диаметр проволоки, вязальной спицы и т.д. А также смогут определить их длину - ту, которая будет погружена в жидкость (воду) в процессе измерений.

Таким образом, вроде бы, об измерениях все ясно. Достаем где-нибудь чистую(!) стеклянную банку 0,7 л (а лучше - 1…2…3 л), достаем также два куска соответствующей проволоки малого диаметра. Затем наливаем в банку тестируемую воду. Погружаем туда эти два куска проволоки (электроды) на одинаковую глубину, располагая их на достаточном расстоянии друг от друга (не менее, чем 4...5 радиусов проволоки). Это расстояние должно быть точно известно, поэтому целесообразно вначале скрепить электроды чем-нибудь неэлектропроводным (например, продев их в две тонкие пластмассовые пластины). Затем подключаем к электродам тестер (омметр) и измеряем, считываем его показания (в Ом). После этого, путем пересчета, определяем величину электропроводности воды, выражаемую в (Ом*м) -1 .

Что говорит ГОСТ

Теперь остается - лишь сравнить с ГОСТом и убедиться, насколько чистой (качественно дистиллированной) является тестируемая вода. Чтобы не быть голословными, посмотрим, что регламентирует нам ГОСТ 6709-72 "Вода дистиллированная. Технические условия". Так, в п. "1. Технические требования" можно прочесть: Удельная электрическая проводимость при 20 °С: не более 5*10 -4 См/м. Мы с Вами отлично знаем, что 1 См (Сименс) = 1/Ом. Т.е. удельная электропроводность дистиллированной воды должна быть 5*10 -4 (Ом*м) -1 .

Кстати, нам было бы интересно узнать, насколько близко значение к данному параметру ГОСТ у дистиллированной воды , производимой дистилляторами (Durastil, а также иными, в том числе и домашними бытовыми фильтрами). А как насчет "самогонных аппаратов"? Если кто проводил измерения, пожалуйста, сообщите нам о результатах.

Что на практике

Наша же практика показывает следующее. Электропроводность так называемой "дистиллированной" воды для аккумуляторов автомобилей (производство - г. Уфа) составила 24,5*10 -4 (Ом*м) -1 , т.е. почти в 4 с лишним раза выше норматива. Кстати, на вкус такая водичка давала впечатление колодезной, но никак не дистиллированной. Если кто пробовал, тот в курсе: у дистиллированной воды своеобразный горьковатый вкус. Тогда как вода из хорошего колодца выглядит на вкус как "мягкая". Вероятно, такая «дистиллированная» вода была получена на некачественном, отработавшем свое, фильтре.

Электропроводность воды, полученной путем осмотического фильтрования (использовался бытовой фильтр, проработавший 3 года в квартире из двух человек) составила 18,7*10 -4 (Ом*м) -1 . К сожалению, марка фильтра неизвестна. Но, в любом случае, это - фильтр, относящийся к категории популярных.

Вода, полученная путем домашнего цикла "замораживание - размораживание" (об этом будет, возможно, отдельный разговор) показала электропроводность величиной 9,3*10 -4 (Ом*м) -1 . Т.е. это значение электропроводности очень близко к соответствующему параметру ГОСТ. Электропроводность водопроводной воды составила 125,3*10 -4 (Ом*м) -1 . Это означает, что в домашних условиях путем замораживания - размораживания воды можно приготовить вполне чистую воду, пригодную как для питьевых целей, так и для технических, например, для тех же аккумуляторов. Кроме того, это означает, что озвученная выше методика является вполне пригодной для экспресс-диагностики электропроводности воды.

Произведение концентраций водородных и гидроксильных ионов в химически чистой воде является постоянной величиной, равной 10 -14 при температуре 25 °С. Оно остается неизменным и в присутствии веществ, диссоциирующих с образованием водородных и гидроксильных ионов. В чистой воде концентрации водородных и гидроксильных ионов равны 10 -7 моль/дм 3 , что соответствует нейтральному состоянию раствора. В кислых растворах [Н + ] > 10 -7 моль/дм 3 , а в щелочных [Н + ] < 10 -7 моль/дм 3 .

Для удобства выражения концентрации водородных ионов в воде используют величину, представляющую собой взятый с обратным знаком десятичный логарифм их концентрации. Эта величина называется водородным показателем и обозначается рН (рН = - lg ¢ ).

Величина рН является одним из важнейших показателей качества вод и характеризует состояние кислотно-основного равновесия воды. От величины рН зависит развитие и жизнедеятельность водной биоты, формы миграции различных элементов, агрессивное действие воды на вмещающие породы, металлы, бетон.

На величину рН поверхностных вод влияет состояние карбонатного равновесия, интенсивность процессов фотосинтеза и распада органических веществ, содержание гумусовых веществ.

В большинстве водных объектов рН воды обычно колеблется в пределах от 6,3 до 8,5. В речных и озерных водах зимой отмечаются более низкие по сравнению с летним периодом значения рН.

Величина рН поверхностных вод, подверженных интенсивному загрязнению сточными водами или влиянию подземных вод, может изменяться в более широких пределах из-за наличия в их составе сильных кислот или оснований.

Удельная электрическая проводимость (удельная электропроводность) - количественная характеристика способности воды проводить электрический ток. В чисто физическом смысле это величина, обратная электрическому сопротивлению воды при температуре 25 °С, находящейся между двумя электродами с поверхностью 1 см 2 , расстояние между которыми равно 1 см. Единица удельной электрической проводимости - Сименс на 1 м (См/м). Для воды в качестве единицы измерения используют производные величины - миллиСимменс на 1 м (мСм/м) или микроСименс на 1 см (мкСм/см).

В большинстве случаев удельная электрическая проводимость поверхностных вод суши является приблизительной характеристикой концентрации в воде неорганических электролитов - катионов Na + , K + , Са 2+ , Mg 2+ и анионов Сlˉ, SO 4 2- , HCO 3 - . Присутствие других ионов, например Fe (II ), Fe (III), Mn(II), NO 3 - , НРО 4 2- обычно мало сказывается на величине удельной электрической проводимости, так как эти ионы редко встречаются в воде в значительных количествах. Водородные и гидроксильные ионы в диапазоне их обычных концентраций в поверхностных водах суши на удельную электрическую проводимость практически не влияют. Столь же мало и влияние растворенных газов.

Таким образом, удельная электрическая проводимость поверхностных вод суши зависит в основном от их минерализации и обычно колеблется в пределах от 50 до 10000 мкСм/см.

Измерение рН воды осуществляют потенциометрическим, а удельной электрической проводимости - кондуктометрическим методом с помощью соответствующих приборов - рН-метров (иономеров) и кондуктометров. Современные приборы (иономеры-солемеры) комплектуются датчиками на оба показателя и позволяют проводить их измерение практически одновременно.

РД 52.24.495-2005

РУКОВОДЯЩИЙ ДОКУМЕНТ

ВОДОРОДНЫЙ ПОКАЗАТЕЛЬ И УДЕЛЬНАЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ПРОВОДИМОСТЬ ВОД. МЕТОДИКА ВЫПОЛНЕНИЯ ИЗМЕРЕНИЙ ЭЛЕКТРОМЕТРИЧЕСКИМ МЕТОДОМ

Дата введения 2005-07-01

Область применения

Настоящий руководящий документ устанавливает методики выполнения измерений (далее - методика) водородного показателя в диапазоне от 4 до 10 ед. рН и удельной электрической проводимости в диапазоне от 5 до 10000 мкС/см в пробах поверхностных вод суши и очищенных сточных вод электрометрическим методом.

Характеристики погрешности измерения

Метод измерений

При измерении рН воды электрометрическим методом используется система, состоящая из стеклянного электрода, потенциал которого зависит от концентрации (активности) ионов водорода, и вспомогательного электрода. Электродная система при погружении в пробу воды развивает э.д.с, линейно зависящую от активности ионов водорода.

Измерение удельной электрической проводимости основано на измерении электрического сопротивления раствора, находящегося между двумя платиновыми (платинированными) электродами с поверхностью 1 см 2 , расстояние между которыми равно 1 см.

При изменении температуры на 1 °С величина удельной электрической проводимости изменяется (возрастает с ростом температуры) примерно на 2 %. Поэтому для исключения данной погрешности измерение проводят в термостатируемой пробе или с использованием автоматического термокомпенсатора. В противном случае в результаты вносят соответствующие поправки.

Требования безопасности, охраны окружающей среды

где v t - величина удельной электрической проводимости притемпературе измерения, мкСм/см;

f - температурная поправка (Приложение ).

Если прибор градуирован в других единицах, результат измерениянеобходимо перевести в микросименс на сантиметр.

где рН - среднее арифметическое значение двух результатов, разность между которыми не превышает предела повторяемости r (0,06 ед. рН).

где: v - среднее арифметическое значение двух результатов, разность между которыми не превышает предела повторяемости r (2,77 s r );

± D - границы погрешности измерений (таблица ).

При этом указывают действительную температуру измерения, если проводилась автоматическая или математическая коррекция результата. Численные значения результата измерения должны оканчиваться цифрой того же разряда, что и значения характеристики погрешности.

12 Контроль качества результатов измерений при реализации методики в лаборатории

3 При реализации методики в лаборатории обеспечивают:

Оперативный контроль исполнителем процедуры выполнения измерений (на основе оценки повторяемости при реализации отдельно взятой контрольной процедуры);

Контроль стабильности результатов измерений (на основе контроля стабильности среднеквадратического отклонения повторяемости).

Алгоритм оперативного контроля исполнителем процедуры выполнения измерений приведен в РД 52.24.495-2005.

Периодичность оперативного контроля и процедуры контроля стабильности результатов выполнения измерений регламентируют в Руководстве по качеству лаборатории.

Главный метролог ГУ ГХИ А.А. Назарова



Удельная электрическая проводимость (удельная электропроводность) - количественная характеристика способности воды проводить электрический ток.

Эта способность непосредственно связана с концентрацией ионов в воде. Проводящие ионы поступают из растворенных солей и неорганических материалов, таких как щелочи, хлориды, сульфиды и карбонатные соединения и др. Чем больше ионов присутствует, тем выше проводимость воды.

Ионы проводят электричество из-за их положительных и отрицательных зарядов. Когда вещества растворяются в воде, они расщепляются на положительно заряженные (катионные) и отрицательно заряженные (анионные) частицы. Когда растворенные вещества расщепляются в воде, концентрации каждого положительного и отрицательного заряда остаются равными. Это означает, что, хотя проводимость воды увеличивается с добавленными ионами, она остается электрически нейтральной

В большинстве случаев удельная электрическая проводимость поверхностных вод суши является приблизительной характеристикой концентрации в воде неорганических электролитов - катионов Na + , K + , Са 2+ , Mg 2+ и анионов Сlˉ, SO 4 2- , HCO 3 - . Присутствие других ионов, например Fe (II ), Fe (III), Mn(II), NO 3 - , НРО 4 2- обычно мало сказывается на величине удельной электрической проводимости, так как эти ионы редко встречаются в воде в значительных количествах. Водородные и гидроксильные ионы в диапазоне их обычных концентраций в поверхностных водах суши на удельную электрическую проводимость практически не влияют. Столь же мало и влияние растворенных газов.

Проводимость может быть измерена путем приложения переменного электрического тока (I) к двум электродам, погруженным в раствор, и измерению результирующего напряжения (V). Во время этого процесса катионы мигрируют на отрицательный электрод, анионы на положительный электрод и раствор действуют как электрический проводник. Напряжение используется для измерения сопротивления воды, которое затем преобразуется в проводимость. Проводимость является обратной величине сопротивления и измеряется в количестве проводимости на определенном расстоянии.

Единица удельной электрической проводимости - Сименс на 1 м (См/м). Для воды в качестве единицы измерения используют производные величины - миллиСимменс на 1 м (мСм/м) или микроСименс на 1 см (мкСм/см). Для очень чистой воды величиной проводимости оперировать неудобно, поэтому чаще применяют термин удельное сопротивление, измеряемое в Ом/м (КОм/см или МОм/см). Так, например, п роводимость рек может составляет от 50 до 1500 мкСм/см, д истиллированная вода имеет проводимость в диапазоне от 0,5 до 5 мкСм/см, ультрачистая деионизованная вода 10-18 МОм/см.

Проводимость в ручьях и реках в первую очередь зависит от геологии области, через которую течет вода. Потоки, протекающие через районы с гранитной породой, имеют тенденцию к снижению проводимости, поскольку гранит состоит из более инертных материалов, которые не ионизируются (растворяются в ионных компонентах) при промывании в воде. С другой стороны, потоки, протекающие через области с глинистыми почвами, имеют тенденцию к большей проводимости из-за наличия материалов, которые ионизируются при промывке в воде. Притоки грунтовых вод могут оказывать одинаковые эффекты в зависимости от того, через которую они протекают. Сбросы в реки могут изменять проводимость в зависимости от их состава. Неисправная канализационная система повысит проводимость из-за присутствия хлорида, фосфата и нитрата; разлив нефти снизит проводимость.

Проводимость воды должна быть точно измерена с помощью откалиброванного прибора - кондуктометра. На проводимость непосредственно влияют геометрические свойства электродов; то есть проводимость обратно пропорциональна расстоянию между электродами и пропорциональна площади электродов. Это геометрическое соотношение известно как постоянная ячейки. Постоянная ячейка и измерение сопротивления, которое необходимо проверять и при необходимости регулировать.

Кроме геометрических свойств электрода в приборе на проводимость также влияет температура: чем теплее вода, тем выше проводимость. По этой причине электропроводность сообщается как проводимость при 25 градусах по Цельсию (25 ° C). Повышение температуры раствора приведет к уменьшению его вязкости и увеличению подвижности ионов в растворе. Повышение температуры также может привести к увеличению числа ионов в растворе из-за диссоциации молекул. Поскольку проводимость раствора зависит от этих факторов, то увеличение температуры раствора приведет к увеличению его проводимости. Зная эту зависимость многие приборы автоматически корректируют фактическое показание, чтобы отобразить значение, которое теоретически будет наблюдаться при номинальной температуре 25 °. Обычно это делается с использованием датчика температуры, встроенного в датчик проводимости, и программного алгоритма, встроенного в кондуктометр. Однако для линейной температурной компенсации предполагается, что температурный коэффициент вариации имеет одинаковое значение для всех температур измерения. Это предположение неверно; но для многих измерений это не приводит к существенному вкладу в суммарную неопределенность измерения сообщенного результата.

http://www.iwinst.org/wp-content/uploads/2012/04/Conductivity-what-is-it.pdf
https://hmc.usp.org/sites/default/files/documents/HMC/GCs-Pdfs/c645.pdf
https://www.google.ru/urlsa=t&rct=j&q=&esrc=s&source=web&cd=3&ved=0ahUKEwjR9Kautv_WAhVFP5oKHRb4D3MQFgg7MAI&url=http%3A%2F%2Fwww.fondriest.com%2Fenvironmental-measurements%2Fparameters%2Fwater-quality%2Fconductivity-salinity-tds%2F&usg=AOvVaw31-HAReIg1Tn1CDOmaAVim
The Clean Water Team Guidance Compendium for Watershed Monitoring and Assessment State Water Resources Control Board FS-3.1.3.0(EC)V2e 4/27/2004
https://www.reagecon.com/pdf/technicalpapers/Effect_of_Temperature_TSP-07_Issue3.pdf
РД 52.24.495-2005 Водородный показатель и удельная электрическая проводимость вод. Методика выполнения измерений электрометрическим методом