Měření vodivosti vody pomocí vodivostního měřiče

Elektrická vodivost – co to je?

Vodivost vyjadřuje, jak dobře materiál vede elektřinu. Elektrická vodivost vody (známá jako elektrická vodivost vody nebo vodivost vody) může být proto definována jako schopnost vody vést elektřinu.

Iony nebo elektrony? Odpor vody

V případě kovů je to pohyb elektronů, který způsobuje tok proudu. Ve vodných roztocích přebírají transport náboje ionty, které vznikají při rozpouštění solí, kyselin nebo zásad. Vodivost závisí na počtu přítomných iontů – čím více těchto molekul je v kapalině přítomno, tím lépe vede elektřinu.

Měření vodivosti

Přístroj generuje elektrické napětí v roztoku, který má být měřen. Poté jím protéká proud, jehož hodnota závisí na vodivosti. V závislosti na metodě nebo aplikaci přístroj buď (1) udržuje konstantní napěťový signál a zaznamenává změnu elektrického proudu, nebo (2) udržuje konstantní hodnotu proudu a vyhodnocuje změnu napětí.

Ohmův zákon a vodivost vody

Obě metody jsou založeny na Ohmově zákonu. Při konstantním napětí se proud zvyšuje úměrně s vodivostí. Naopak při konstantním proudu se napětí snižuje s rostoucí vodivostí.

Z Ohmova zákona vyplývá, že měření vodivosti je ve skutečnosti měřením odporu. Hodnota vodivosti I/U se proto získá z inverzní hodnoty odporu.

Polarizace a elektrická vodivost

Elektrický proud mezi elektrodami závisí na pohybu iontů v měřeném roztoku. Během měření vodivosti se ionty pohybují směrem k elektrodě, která je v daném okamžiku opačně nabitá. Každý iont, který dosáhne jednoho z povrchů elektrody, vyrovná část napětí mezi elektrodami. Jelikož již není pohyblivý, blokuje tok proudu.

Tento jev (polarizace) lze vyvážit střídavým napětím. Díky neustálému střídání polarizace se k elektrodám dostane pouze malé množství iontů, a to pouze na krátkou dobu. Čím více iontů roztok obsahuje, tj. čím vyšší je jeho vodivost, tím vyšší frekvenci musí zařízení použít, aby zabránilo polarizaci elektrod.

Elektrolytická vodivost – na čem závisí?

Vodivost vody je ovlivněna:

• míra nečistoty – čím více nečistot kapalina obsahuje, tím větší je její vodivost. Čistá voda je téměř nevodivá.
• teplota – pro správné měření je nutné znát teplotu roztoku, protože vodivost je velmi závislá na teplotě. Zvýšení teploty o 1 °C vede ke zvýšení pohyblivosti iontů, a tedy k vyšší vodivosti, a to přibližně o 2 % u vody z vodovodu a přibližně o 6 % u vysoce čisté vody. Teplotu lze měřit automaticky pomocí teplotního senzoru (např. Pt 100 nebo Pt 1000) nebo nastavit ručně uživatelem (teplotní kompenzace)

Měřicí cíle

Dvouelektrodová vodivostní cela

Dvouelektrodové měřicí články jsou nejjednodušší konstrukcí měřicího článku vodivosti. Skládají se ze dvou elektrod a pláště, který obě elektrody fixuje. Mezi elektrodami je přivedeno konstantní střídavé napětí. Měřicím signálem je proud protékající měřeným roztokem.

Dvouelektrodové měřicí články jsou pro průmyslová měření zcela dostačující. Typ, konstanta a povaha povrchu elektrody závisí na konkrétním použití, pro které má být článek použit.

Čtyřelektrodová vodivostní cela

Na čtyřelektrodových měřicích terčích jsou dvě dvojice elektrod. Jedna dvojice měří proud, druhá napětí přivedené na měřený roztok. Jejich výhodou je nízká citlivost na vlivy odporového rušení způsobeného například dlouhými připojovacími vodiči, nečistotami nebo polarizací. To vede k nízkým hodnotám měření, protože snižují napětí, které elektrody přivádějí na měřenou vodivost. Druhý pár elektrod určuje napětí na měřené vodivosti roztoku. Zařízení může zohlednit odpor rušení pomocí elektronického nastavení na základě naměřených hodnot proudu/napětí pro dva páry elektrod.

Aplikace vodivosti

Konduktometrie se používá v celé řadě aplikací. Měření vodivosti je důležité mimo jiné pro průmysl a ochranu životního prostředí. V závislosti na aplikaci může měření probíhat v laboratoři, na místě pomocí ručního přístroje nebo nepřetržitě, např. v procesním prostředí.

Měření elektrolytické vodivosti se provádí například v těchto místech:

• čistírnách odpadních vod
• zinkárnách
• stáčírny nápojů
• farmaceutické výrobě
• elektrárny
• odsolovací zařízení

Vodivost je důležitým nástrojem pro monitorování různých typů vody (včetně čisté destilované nebo deionizované vody, pitné vody, přírodní vody, procesní vody nebo chemické kvality vody) a dalších rozpouštědel, jako jsou celkové rozpuštěné pevné látky. Pro měření nízké vodivosti použijte senzor s nízkou buněčnou konstantou (0,01–0,1 cm-1) a pro měření střední a vysoké vodivosti senzor s vysokou buněčnou konstantou (0,5–1,0 cm-1).

Senzory vodivosti JUMO

Výběr správného senzoru vodivosti je rozhodujícím faktorem pro získání přesných a spolehlivých výsledků. Ve společnosti JUMO máme špičkové senzory vodivosti vody – se 2 nebo 4 elektrodami a s digitálními rozhraními, jako je JUMO digiLine nebo IO-Link. Podívejte se na naše měřiče vodivosti a přesvědčte se sami!