Электропроводность воды – очень важное для каждого из нас свойство воды.

Каждый человек должен знать, что вода, как правило, обладает электропроводностью. Незнание этого факта может привести к пагубным последствиям для жизни и здоровья.

Дадим несколько определений понятию электропроводность, в общем, и электропроводности воды в частности.

Электропроводность, это …

Скалярная величина, характеризующая электропроводность вещества и равная отношению плотности электрического тока проводимости к напряженности электрического поля.

Свойство вещества проводить неизменяющийся во времени электрический ток под действием неизменяющегося во времени электрического поля.

Толковый словарь Ушакова

Электропроводность (электропроводности, мн. нет, жен. (физ.)) — способность проводить, пропускать электричество.

Толковый словарь Ушакова. Д.Н. Ушаков. 1935-1940

Большая политехническая энциклопедия

Электропроводность или Электрическая проводимость — свойство вещества проводить под действием не изменяющегося электрического поля неизменяющийся во времени электрический ток. Э. п. обусловлена наличием в веществе подвижных электрических зарядов - носителей тока. Видом носителя тока определяется электронная (у металлов и полупроводников), ионная (у электролитов), электронно-ионная (у плазмы) и дырочная (совместно с электронной) (у полупроводников). В зависимости от удельной электрической проводимости все тела делят на проводники, полупроводники и диэлектрики, физ. величина, обратная электрическому сопротивлению. В СИ единицей электрической проводимости является сименс (см.); 1 См = 1 Ом-1.

Большая политехническая энциклопедия. — М.: Мир и образование. Рязанцев В. Д.. 2011

Электропроводность воды, это …

Политехнический терминологический толковый словарь

Электропроводность воды – это показатель проводимости водой электрического тока, характеризующий содержание солей в воде.

Политехнический терминологический толковый словарь. Составление: В. Бутаков, И. Фаградянц. 2014

Морской энциклопедический справочник

Электропроводность морской воды — способность морской воды проводить ток под действием внешнего электрического поля благодаря наличию в ней носителей электрических зарядов - ионов растворенных солей, главным образом NaCl. Электропроводность морской воды увеличивается пропорционально повышению ее солености и в 100 - 1000 раз больше, чем у речной воды. Зависит также от температуры воды.

Морской энциклопедический справочник. - Л.: Судостроение. Под редакцией академика Н. Н. Исанина. 1986

Из приведенных выше определений становится очевидным, что величина электропроводности воды не является константой, а зависит от наличия в ней солей и других примесей. Так, например, электропроводность дистиллированной воды минимальна.

Как же узнать электропроводность воды, как ее измерить …

Кондуктометрия — измерение электропроводности воды

Для измерения электропроводности воды используется метод Кондуктометрия (смотрите определения ниже), а приборы, с помощью которых производят измерения электропроводности, имеют созвучное методу название – Кондуктометры.

Кондуктометрия, это …

Толковый словарь иностранных слов

Кондуктометрия и, мн. нет, ж. (нем. Konduktometrie < лат. conductor проводник + греч. metreō мерю), тех., хим. — один из видов химического количественного анализа, основанный на измерении электропроводности исследуемого раствора при постепенном добавлении к нему исследуемого реагента.

Толковый словарь иностранных слов Л. П. Крысина.- М: Русский язык, 1998

Энциклопедический словарь

Кондуктометрия (от англ. conductivity - электропроводность и греч. metreo - измеряю) — электрохимический метод анализа, основанный на измерении электрической проводимости растворов. Применяют для определения концентрации растворов солей, кислот, оснований, контроля состава некоторых промышленных растворов.

Энциклопедический словарь. 2009

Удельная электропроводность воды

И в завершение приведем несколько значений удельной электропроводности для различных видов вод*.

Удельная электропроводность воды, это …

Справочник технического переводчика

Удельная электропроводность воды — электропроводность единицы объема воды.

[ГОСТ 30813-2002]

Удельная электропроводность воды * :

• Водопроводная вода – 36,30 мкСМ/м;
• Дистиллированная вода – 0,63 мкСМ/м;
• Питьевая (бутилированная) – 20,2 мкСМ/м;
• Питьевая вымороженная – 19,3 мкСМ/м;
• Водопроводная вымороженная – 22 мкСМ/м.

* Статья «Электропроводность образцов питьевой воды разной степени чистоты» Авторы: Воробьёва Людмила Борисовна. Журнал: «Интерэкспо Гео-Сибирь Выпуск № -5 / том 1 / 2012».

Электрическая проводимость – это способность веществ проводить электрический ток под действием внешнего электрического поля. Электрическая проводимость – величина, обратная электрическому сопротивлению L = 1/ R .

где ρ – удельное сопротивление, Ом·м; - удельная электрическая проводимость, См/м (сименс/метр);S – поперечное сечение, м 2 ; l – длина проводника, м) (в электрохимии удельная электрическая проводимость () читается - каппа ).

Единица измерения L – сименс (См), 1 См = 1 Ом -1 .

Удельная электрическая проводимость раствора характеризует проводимость объема раствора, заключенного между двумя параллельными электродами, имеющими площадь по 1 м 2 и расположенными на расстоянии 1 м друг от друга. Единица измерения в системе СИ - См·м -1 .

Удельная проводимость раствора электролита определяется количеством ионов, переносящих электричество и скоростью их миграции:

, (2.5)

где α – степень диссоциации электролита; С – молярная концентрация эквивалента, моль/м 3 ; F – число Фарадея, 96485 Кл/моль;
- абсолютные скорости движения катиона и аниона (скорости при градиенте потенциала поля, равном 1 В/м); единица измерения скорости - м 2 В -1 с -1 .

Из уравнения (2.5) следует, что зависит от концентрации как для сильных так и для слабых электролитов (рисунок 2.1):

Рисунок 2.1 – Зависимость удельной электрической проводимости от концентрации электролитов в водных растворах

В разбавленных растворах при С → 0 стремится к удельной электропроводности воды, которая составляет около 10 -6 См/м и обусловлена присутствием ионов Н 3 О + и ОН - . С ростом концентрации электролита, вначале увеличивается, что отвечает увеличению числа ионов в растворе. Однако, чем больше ионов в растворе сильных электролитов, тем сильнее проявляется ионное взаимодействие, приводящее к уменьшению скорости движения ионов. У слабых электролитов в концентрированных растворах заметно снижается степень диссоциации и, следовательно, количество ионов, переносящих электричество. Поэтому, почти всегда, зависимость удельной электрической проводимости от концентрации электролита проходит через максимум.

2.1.3 Молярная и эквивалентная электрические проводимости

Чтобы выделить эффекты ионного взаимодействия, удельную электрическую проводимость делят на молярную концентрацию (С, моль/м 3), и получают молярную электрическую проводимость ; или делят на молярную концентрацию эквивалента и получаютэквивалентную проводимость.

. (2.6)

Единицей измерения является м 2 См/моль. Физический смысл эквивалентной проводимости состоит в следующем: эквивалентная проводимость численно равна электрической проводимости раствора, заключенного между двумя параллельными электродами, расположенными на расстоянии 1 м и имеющими такую площадь, что объем раствора между электродами содержит один моль эквивалента растворенного вещества (в случае молярной электрической проводимости – один моль растворенного вещества). Таким образом, в случае эквивалентной электрической проводимости в этом объеме будет N А положительных и N А отрицательных зарядов для раствора любого электролита при условии его полной диссоциации (N А – число Авогадро). Поэтому, если бы ионы не взаимодействовали друг с другом, то сохранялась бы постоянной при всех концентрациях. В реальных системахзависит от концентрации (рисунок 2.2). При С → 0,
→ 1, величинастремится к
, отвечающей отсутствию ионного взаимодействия. Из уравнений (2.5 и 2.6) следует:

Произведение
называютпредельной эквивалентной электрической проводимостью ионов , или предельной подвижностью ионов:

. (2.9)

Соотношение (2.9) установлено Кольраушем и называется законом независимого движения ионов . Предельная подвижность является специфической величиной для данного вида ионов и зависит только от природы растворителя и температуры. Уравнение для молярной электрической проводимости принимает вид (2.10):

, (2.10)

где
- число эквивалентов катионов и анионов, необходимых для образования 1 моль соли.

Пример:

В случае одновалентного электролита, например, HCl,
, то есть молярная и эквивалентная электрические проводимости совпадают.

Рисунок 2.2 – Зависимость эквивалентной электропроводности от концентрации для сильных (а) и слабых (б) электролитов

Для растворов слабых электролитов эквивалентная электрическая проводимость остается небольшой вплоть до очень низких концентраций, по достижении которых она резко поднимается до значений, сравнимых с сильных электролитов. Это происходит за счет увеличения степени диссоциации, которая, согласно классической теории электролитической диссоциации, растет с разбавлением и, в пределе, стремится к единице.

Степень диссоциации можно выразить, разделив уравнение (2.7) на (2.8):

.

С увеличением концентрации растворов сильных электролитов уменьшается, но незначительно. Кольрауш показал, чтотаких растворов при невысоких концентрациях подчиняется уравнению:

, (2.11)

где А – постоянная, зависящая от природы растворителя, температуры и валентного типа электролита.

По теории Дебая – Онзагера снижение эквивалентной электрической проводимости растворов сильных электролитов связано с уменьшением скоростей движения ионов за счет двух эффектов торможения движения ионов, возникающих из-за электростатистического взаимодействия между ионом и его ионной атмосферой. Каждый ион стремится окружить себя ионами противоположного заряда. Облако заряда называют ионной атмосферой, в среднем оно сферически симметрично.

Первый эффект – эффект электрофоретического торможения . При наложении электрического поля ион движется в одну сторону, а его ионная атмосфера – в противоположную. Но с ионной атмосферой за счет гидратации ионов атмосферы увлекается часть растворителя, и центральный ион при движении встречает поток растворителя, движущегося в противоположном направлении, что создает дополнительное вязкостное торможение иона.

Второй эффект – релаксационного торможения . При движении иона во внешнем поле атмосфера должна исчезать позади иона и образовываться впереди него. Оба эти процесса происходят не мгновенно. Поэтому впереди иона количество ионов противоположного знака меньше, чем позади, то есть облако становится несимметричным, центр заряда атмосферы смещается назад, и поскольку заряды иона и атмосферы противоположны, движение иона замедляется. Силы релаксационного и электрофоретического торможения определяются ионной силой раствора, природой растворителя и температурой. Для одного и того же электролита, при прочих постоянных условиях, эти силы возрастают с увеличением концентрации раствора.

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.

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.

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.

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).

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).

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.

Корректировочная таблица для расчета УЭП.

Расчет удельной электропроводности воды в данном случае производится по формуле:

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.

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:

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

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.

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.

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.

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).

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.

Скачать документ

ОТРАСЛЕВОЙ СТАНДАРТ

Распоряжением Министерства от 19 июня 1985 г. № 298-65 срок введения установлен с 1 июля 1986 г.

Настоящий стандарт распространяется на вихретоковые измерители удельной электрической проводимости (в дальнейшем изложении - измерители) материалов, предназначенные для измерений в диапазоне от 14 до 37 МСм/м, и устанавливает методы и средства их первичной и периодической поверок.

1. ОПЕРАЦИИ ПОВЕРКИ

1.1. При проведении поверки измерителей должны выполняться операции, указанные в табл. 1.

Таблица 1

1.2. Определение параметров вихретокового преобразователя (ВТП) производится при выпуске измерителей из производства и после ремонта ВТП.

1.3. Периодическая поверка должна проводиться не реже одного раза в год.

1.4. В случае получения отрицательных результатов при проведении одной из операций поверка измерителя прекращается и результат поверки считается отрицательным.

2. СРЕДСТВА ПОВЕРКИ

2.1. При проведении поверки должны применяться следующие средства:

Комплект государственных стандартных образцов удельной электропроводности с погрешностью аттестации по удельной электрической проводимости в диапазоне от 14,0 до 33,3 МСм/м - не более 0,55 %, а в диапазоне от 33,4 до 37,0 МСм/м - не более 1 % (номера по Государственному реестру мер и измерительных приборов от 1395-78 до 1412-78);

Мост Е7-4 с диапазоном измерения сопротивления от 0,1 до 10,0 7 Ом, с диапазоном измерения индуктивности от 10 -5 до 100 Гн;

2.2. Не допускается проводить поверку измерителей на комплектах государственных стандартных образцов удельной электропроводности (в дальнейшем изложении - комплектах ГСОуэ), используемых для настройки измерителей в процессе эксплуатации.

3. УСЛОВИЯ ПОВЕРКИ И ПОДГОТОВКА К НЕЙ

3.1. При проведении поверки должны соблюдаться следующие условия:

температура окружающего воздуха.................................. 293 К ± 2 К (20 °C ± 2 °C);

относительная влажность воздуха................................... (65 ± 15) %;

3.3. Перед проведением поверки должны быть выполнены следующие подготовительные работы:

Выдержать поверяемый измеритель и средства поверки в данных условиях не менее 4 ч;

Заземлить приборы, работающие от сети;

Подготовить поверяемый измеритель и средства поверки в соответствии с инструкциями по эксплуатации.

4. ПРОВЕДЕНИЕ ПОВЕРКИ

4.1. Внешний осмотр

Наличие места для клеймения.

4.2. Опробование

4.2.1. Проверить плавность движения и четкость фиксации в заданных положениях органов управления, соответствие их действия надписям на панели измерителя.

4.2.2. Проверить общую работоспособность измерителя согласно техническому описанию.

4.3. Определение метрологических параметров

4.3.1. Определение основной погрешности измерителей осуществляется с использованием комплекта ГСОуэ в зависимости от вида индикаторного устройства поверяемого измерителя.

4.3.1.1. Определение основной погрешности измерителей, имеющих в качестве индикаторного устройства табло с цифровой индикацией или стрелочный прибор, проградуированный в единицах удельной электрической проводимости, проводится следующим образом.

Настроить поверяемый измеритель согласно технической документации на данный тип измерителя по стандартным образцам № 1395-78 и № 1412-78 комплекта ГСОуэ.

В случае, если диапазон измерений поверяемого измерителя менее диапазона от 14 до 37 МСм/м или измеритель имеет несколько поддиапазонов, настройка должна осуществляться по стандартным образцам комплекта ГСОуэ, имеющим значения удельной электрической проводимости, наиболее близкие к границам диапазона (поддиапазонов).

Основная погрешность определяется во всем диапазоне (поддиапазонах) значений удельной электрической проводимости не менее чем в трех точках, равномерно расположенных в диапазоне (поддиапазонах), одна из которых должна находиться в середине поверяемого диапазона (поддиапазона), исключая точки настройки измерителя.

Для определения основной погрешности необходимо последовательно установить ВТП поверяемого измерителя на поверхность выбранных стандартных образцов, провести не менее 5 измерений в каждой точке. Показания измерителя занести в протокол поверки в таблицу результатов наблюдений.

По показаниям измерителя вычислить среднее арифметическое значение, принимаемое за результат измерения удельной электрической проводимости, по формуле:

где s i - показание измерителя;

n - количество измерений.

Основная относительная погрешность поверяемых измерителей определяется по формуле:

где? - основная относительная погрешность;

s - действительное значение удельной электрической проводимости стандартного образца комплекта ГСОуэ;

- результат измерения удельной электрической проводимости данного стандартного образца.

Основная относительная погрешность измерителя не должна превышать значения, указанного в документации на него.

В случае выполнения измерений по ОСТ 1 92070.0-78 основная относительная погрешность не должна превышать ± 2 %.

4.3.1.2. Определение основной погрешности измерителей, имеющих в качестве индикаторного устройства стрелочный прибор с равномерной шкалой делений, не проградуированный в единицах удельной электрической проводимости, проводится следующим образом:

Настроить поверяемый измеритель по стандартным образцам № 1395-78 и № 1397-78 (№ 1402-78 и № 1404-78 или № 1410-78 и № 1412-78) комплекта ГСОуэ таким образом, чтобы стрелочный указатель находился в пределах шкалы стрелочного индикатора поверяемого измерителя;

Вычислить цену деления шкалы стрелочного индикатора по формуле:

где? - цена деления шкалы стрелочного индикатора;

s" - действительное значение удельной электрической проводимости стандартного образца № 1397-78 (№ 1404-78 или № 1412-78);

s" - действительное значение удельной электрической проводимости стандартного образца № 1395-78 (№ 1402-78 или № 1410-78);

Da - разница показаний указателя стрелочного индикатора поверяемого измерителя, вычисляемая по формуле:

Da = a" - a" (4)

для стрелочных индикаторов с нулевой отметкой на краю шкалы или по формуле:

Da = a" + a" (5)

для стрелочных индикаторов с нулевой отметкой в центре шкалы,

где a" - показания стрелочного индикатора поверяемого измерителя при измерении удельной электрической проводимости стандартного образца № 1397-78 (№ 1404-78 или № 1412-78);

a" - показания стрелочного индикатора поверяемого измерителя при измерении удельной электрической проводимости стандартного образца № 1395-78 (№ 1402-78 или № 1410-78).

Для удобства расчетов коррекцией чувствительности поверяемого измерителя допускается подбирать определенное значение цены деления шкалы стрелочного индикатора (например, установить одно деление шкалы равным 0,1 МСм/м).

Последовательно установить ВТП поверяемого измерителя на поверхность стандартных образцов № 1396-78, 1403-78 и № 1411-78 комплекта ГСОуэ и занести показания измерителя в протокол поверки. В каждой точке должно проводиться не менее 5 измерений.

По показаниям измерителя вычислить результаты наблюдений по формулам:

s i = s" + ?Da 1 , (6)

s i = s" + ?Da 2 , (7)

где s i - результат наблюдения;

s", s" - действительные значения удельной электрической проводимости стандартных образцов комплекта ГСОуэ, применяемых при настройке поверяемого измерителя, с меньшим и большим значениями относительно измеряемой точки;

Da 1 , Da 2 - разница показаний поверяемого измерителя, вычисляемая по формулам:

Da 1 = a i - a" (8)

Da 2 = a" - a i (9)

для измерителей со стрелочным индикатором с нулевой отметкой на краю шкалы и по формулам:

Da 1 = a" - a i (10)

Da 2 = a i + a" (11)

для измерителей со стрелочным индикатором с нулевой отметкой в центре шкалы,

где a i - показания стрелочного индикатора поверяемого измерителя при измерении удельной электрической проводимости стандартного образца, занесенные в протокол поверки;

a", a" - показания стрелочного индикатора поверяемого измерителя при настройке.

Результат измерения удельной электрической проводимости вычисляется по формуле (1).

Основная относительная погрешность поверяемых измерителей определяется по формуле (2).

Основная относительная погрешность измерителя не должна превышать значения, указанного в документации на него. В случае выполнения измерений по ОСТ 1 92070.0-78 основная относительная погрешность не должна превышать ± 2 %.

4.3.2. Определение влияния отстройки от изменения зазора производится для измерителей, имеющих регулировку отстройки от зазора. Для измерителей, имеющих один диапазон измерений, данная операция должна проводиться на стандартном образце № 1403-78 комплекта ГСОуэ. Для измерителей, имеющих несколько поддиапазонов измерений, данная операция должна проводиться на одном стандартном образце комплекта ГСОуэ, соответствующем середине каждого поддиапазона.

Настроить поверяемый измеритель, как указано в требованиях пп. 4.3.1.1 или 4.3.1.2. Провести отстройку измерителя от изменения зазора в соответствии с техническим описанием на поверяемый измеритель.

Установить ВТП поверяемого измерителя на стандартный образец комплекта ГСОуэ, провести не менее 5 измерений удельной электрической проводимости и занести показания измерителя в протокол поверки.

Поместить на стандартный образец комплекта ГСОуэ имитатор зазора и повторить измерения, результаты которых занести в протокол поверки.

По показаниям измерителя вычислить результаты измерений удельной электрической проводимости стандартного образца комплекта ГСОуэ без зазора s 0 и с имитатором зазора s 3 , как указано в требованиях пп. 4.3.1.1 и 4.3.1.2.

Относительная разность результатов измерений вычисляется по формуле:

и не должна превышать 2 %.

4.3.3. Определение влияния краевого эффекта при измерении удельной электрической проводимости проводится на стандартном образце № 1.

Настройка поверяемых измерителей, имеющих в качестве индикаторного устройства табло с цифровой индикацией или стрелочный прибор, проградуированный в единицах удельной электрической проводимости, должна производиться на стандартных образцах комплекта ГСОуэ согласно технической документации на измеритель.

Настройка поверяемых измерителей, имеющих в качестве индикаторного устройства стрелочный прибор с равномерной шкалой делений, не проградуированный в единицах удельной электрической проводимости, должна производиться в соответствии с требованиями п. 4.3.1.2 на стандартных образцах комплекта ГСОуэ, имеющих значения удельной электрической проводимости, ближайшие к предварительно измеренному значению удельной электрической проводимости стандартного образца № 1.

Установить ВТП поверяемого измерителя в центральной зоне стандартного образца № 1 и измерить его удельную электрическую проводимость. Результаты 5 наблюдений занести в протокол поверки.

Последовательно, устанавливая ВТП поверяемого измерителя на минимальном расстоянии от края стандартного образца № 1 в двух взаимно перпендикулярных направлениях, как указано в справочном приложении 2, провести по 3 измерения в каждой точке. Результаты наблюдений занести в протокол поверки.

Вычислить результаты измерений удельной электрической проводимости стандартного образца № 1 в центре и в краевых зонах по формулам, приведенным в пп. 4.3.1.1 или 4.3.1.2.

к в центре и на минимально допустимом расстоянии от края стандартного образца № 1 по формуле:

где s и - результат измерения удельной электрической проводимости в центре стандартного образца № 1;

s к - результат измерения удельной электрической проводимости на краю стандартного образца № 1.

Максимальная относительная разность измерения удельной электрической проводимости в центре и на краю образца не должна превышать ± 1 %.

4.3.4. Определение влияния толщины изделия при измерении удельной электрической проводимости проводится на стандартном образце № 2.

Настройка поверяемых измерителей должна производиться согласно требованиям п. 4.3.3.

Установить ВТП поверяемого измерителя в центре участка с меньшей толщиной и измерить его удельную электрическую проводимость. Результаты 5 наблюдений занести в протокол поверки. Затем провести измерение удельной электрической проводимости участка стандартного образца большей толщины, аналогично указанному выше.

Вычислить результаты измерений удельной электрической проводимости стандартного образца № 2 на участках различной толщины согласно требованиям пп. 4.3.1.1 и 4.3.1.2.

Вычислить относительную разность измерения удельной электрической проводимости? Т на участках различной толщины по формуле:

где s" Т - результат измерения удельной электрической проводимости участка стандартного образца № 2 с меньшей толщиной;

s" Т - результат измерения удельной электрической проводимости участка стандартного образца № 2 с большей толщиной.

Относительная разность измерения удельной электрической проводимости стандартного образца № 2 на участках различной толщины не должна превышать ± 1 %.

4.3.5. Определение влияния шероховатости поверхности изделия проводится на стандартном образце № 3.

Настройка поверяемых измерителей должна производиться согласно п. 4.3.3.

Установить ВТП поверяемого измерителя в центральной зоне стандартного образца № 3 на поверхность, характеризующуюся шероховатостью Rz 1 , и провести 5 измерений удельной электрической проводимости. Результаты наблюдений занести в протокол поверки.

Аналогично измерить удельную электрическую проводимость стандартного образца № 3 со стороны поверхности с шероховатостью Rz 2 .

Вычислить результаты измерений удельной электрической проводимости стандартного образца № 3 на участках с различной шероховатостью согласно требованиям пп. 4.3.1.1 и 4.3.1.2.

Вычислить относительную разность измерения удельной электрической проводимости? R стандартного образца № 3 на участках с различной шероховатостью по формуле:

где s" R Rz 1 ;

s" R - результат измерения удельной электрической проводимости стандартного образца № 3 на участке с шероховатостью Rz 2 .

Относительная разность измерения удельной электрической проводимости стандартного образца № 3 на участках с различной шероховатостью не должна превышать ± 1 %.

4.3.6. Определение параметров ВТП поверяемого измерителя производится с помощью универсального моста типа Е7-4 путем измерения активного сопротивления и индуктивности обмоток ВТП.

Измеренные значения активных сопротивлений и индуктивности обмоток ВТП должны находиться в пределах, установленных в технической документации на поверяемый измеритель.

5. ОФОРМЛЕНИЕ РЕЗУЛЬТАТОВ ПОВЕРКИ

5.1. Результаты поверки измерителя должны быть оформлены протоколом, приведенным в рекомендуемом приложении 5.

5.2. Положительные результаты поверки следует оформлять путем записи результатов ведомственной поверки в эксплуатационном паспорте, заверенной в установленном порядке, и нанесения на поверяемый измеритель оттиска поверительного клейма.

5.3. Запрещается выпуск в обращение и применение измерителей, прошедших поверку с отрицательным результатом. В этом случае клеймо должно быть погашено и в документах на поверяемый измеритель сделано указание о непригодности измерителя.

ПРИЛОЖЕНИЕ 1

Обязательное

ИМИТАТОР ЗАЗОРА

* Размер для справок.

Материал имитатора зазора - любой нетокопроводящий немагнитный материал.

h и - толщина имитатора зазора должна соответствовать значению отстраиваемого зазора по техническому описанию для данного типа поверяемого измерителя.

Предельные отклонения толщины имитатора зазора ± 0,01 мм.

Имитаторы зазора должны быть метрологически аттестованы по геометрическим параметрам.

Периодичность поверки имитаторов зазора - не реже 1 раза в год.

ПРИЛОЖЕНИЕ 2

Обязательное

СТАНДАРТНЫЙ ОБРАЗЕЦ № 1

* Размер для справок.

Материал стандартного образца № 1 - сплав Д16 по ГОСТ 4784-74 в отожженном состоянии.

l - минимально допустимое расстояние от края образца до оси обмотки ВТП (по техническому описанию для данного типа поверяемого измерителя).

Стандартный образец № 1 должен быть метрологически аттестован по геометрическим параметрам.

Стандартный образец № 1 подлежит ежегодной поверке.

ПРИЛОЖЕНИЕ 3

Обязательное

СТАНДАРТНЫЙ ОБРАЗЕЦ № 2

* Размер для справок.

Материал стандартного образца № 2 - сплав Д16 по ГОСТ 4784-74 в отожженном состоянии.

h 1 - минимальная толщина стандартного образца № 2 должна соответствовать минимально допустимой толщине контролируемого изделия по техническому описанию для данного типа поверяемого измерителя.

h 2 = 2h 1 .

^ - места измерения удельной электрической проводимости.

Предельные отклонения размеров h 1 и h 2 ± 0,1 мм.

Стандартный образец № 2 должен быть метрологически аттестован по геометрическим параметрам.

Стандартный образец № 2 подлежит ежегодной поверке.

ПРИЛОЖЕНИЕ 4

Обязательное

СТАНДАРТНЫЙ ОБРАЗЕЦ № 3

* Размер для справок.

Материал стандартного образца № 3 - сплав Д16 по ГОСТ 4784-74 в отожженном состоянии.

Rz 1 - параметр шероховатости поверхности А должен быть равен предельно допустимому значению шероховатости контролируемой поверхности по техническому описанию для данного типа поверяемого измерителя.

Если в техническом описании к измерителю требуемый параметр шероховатости не указан, параметр Rz 1 принимается равным 40 мкм.

Стандартный образец № 3 должен быть метрологически аттестован по геометрическим параметрам.

Стандартный образец № 3 подлежит ежегодной поверке.

ОФОРМЛЕНИЕ
протокола поверки вихретоковых измерителей удельной электрической проводимости