Удельная электропроводность воды: что это такое и как измеряется

Удельная электропроводность воды - важный показатель качества воды, от которого зависит эффективность многих технологических процессов. Давайте разберемся, что это такое, как она измеряется и почему необходим контроль этого параметра.

Основные термины и определения

Электропроводность - это способность вещества проводить электрический ток. Электропроводность воды обусловлена наличием в ней растворенных солей, кислот и щелочей, которые диссоциируют на ионы. Положительно заряженные ионы (катионы) и отрицательно заряженные ионы (анионы) при движении создают электрический ток.

Чем больше в воде растворенных солей, тем выше ее электропроводность. Поэтому электропроводность косвенно характеризует общую минерализацию воды.

Для количественной оценки электропроводности используют понятие удельной электропроводности. Это величина, обратная электрическому сопротивлению воды между двумя электродами площадью 1 см2, расположенными на расстоянии 1 см друг от друга. Единицами измерения удельной электропроводности воды являются:

• мСм/м (миллиСименс на метр)
• мкСм/см (микроСименс на сантиметр)

Чем меньше удельная электропроводность, тем выше удельное сопротивление воды. Эти две величины находятся в обратной зависимости.

Факторы, влияющие на электропроводность воды

На удельную электропроводность воды влияют следующие факторы:

1. Концентрация ионов
2. Температура воды
3. Состав ионов

Рассмотрим их подробнее.

• Концентрация ионов. Чем выше концентрация растворенных солей, кислот и щелочей, тем больше в воде ионов и выше ее электропроводность. При разбавлении воды электропроводность снижается.
• Температура воды. Повышение температуры воды приводит к увеличению подвижности ионов и снижению вязкости. В результате электропроводность возрастает. Понижение температуры воды действует в обратную сторону.

• Состав ионов. Не все ионы в одинаковой степени влияют на электропроводность воды. Наибольшее влияние оказывают ионы натрия, калия, кальция, хлора, сульфат-анионы и гидрокарбонат-анионы. Вклад ионов алюминия, железа, марганца обычно незначителен.

Электропроводность природных вод определяется в первую очередь ионами калия, натрия, кальция, магния, хлорид-ионами, сульфат-ионами и гидрокарбонат-ионами. Влияние прочих ионов, например железа, марганца, алюминия, несущественно, поскольку их концентрации обычно невелики.

Таким образом, на электропроводность воды влияет как общая минерализация, так и ионный состав. Это необходимо учитывать при анализе результатов измерений.

Нормы и стандарты электропроводности воды в РФ

В Российской Федерации допустимые значения электропроводности для различных видов воды регламентируются следующими нормативными документами:

• ГОСТ 2874-82 "Вода питьевая". В этом документе приведены требования к качеству питьевой воды. Электропроводность питьевой воды не должна превышать 1000 мкСм/см.
• СанПиН 2.1.4.1074-01 "Питьевая вода. Гигиенические требования к качеству воды централизованных систем питьевого водоснабжения. Контроль качества". Согласно этому документу, электропроводность питьевой воды не должна быть выше 1000 мкСм/см.
• СНиП 2.04.02-84 "Водоснабжение. Наружные сети и сооружения". Здесь указано, что для хозяйственно-питьевого водопровода электропроводность воды не должна превышать 1500 мкСм/см.
• ОСТ 15.372-88 "Охладитель оборотный. Общие технические условия". Для оборотной воды в системах охлаждения оборудования электропроводность не должна быть выше 3000 мкСм/см.
• Отраслевые нормы. Для ряда отраслей промышленности действуют более жесткие нормы на электропроводность используемой воды. Например, в электронной промышленности она не должна превышать 1 мкСм/см, а в фармацевтической - 5 мкСм/см.

Таким образом, нормы электропроводности зависят от области применения воды и ее назначения. Чем выше требования к чистоте воды, тем ниже допустимый уровень электропроводности.

Методы измерения электропроводности воды

Для измерения электропроводности воды используется кондуктометрический метод с применением прибора - кондуктометра. Рассмотрим его подробнее.

Принцип работы кондуктометра

Кондуктометр работает следующим образом:

1. В ячейку с исследуемой водой помещают два электрода.
2. Между электродами пропускают переменный электрический ток определенной частоты.
3. Измеряют силу тока в цепи и электрическое сопротивление.
4. Рассчитывают электропроводность по закону Ома для участка цепи.

Кондуктометр автоматически проводит расчет и отображает значение электропроводности на дисплее.

Типы кондуктометров

Различают кондуктометры:

• Лабораторные
• Портативные
• Промышленные
• Бытовые TDS-метры

Они отличаются точностью, диапазоном измерений, конструкцией и стоимостью.

Порядок измерения

Порядок выполнения измерений электропроводности строго регламентирован. Обычно включает следующие этапы:

1. Подготовка прибора - проверка работоспособности, калибровка.
2. Отбор пробы воды заданным способом, фиксация температуры.
3. Измерение электропроводности согласно инструкции к прибору.
4. Расчет электропроводности при 20 или 25°С (по таблицам).
5. Запись и анализ результатов.

Результаты измерений зависят от качества отбора пробы воды и соблюдения методики.