Tost makinesinde çatal. Küvet yakınında elektronik. Su yakınında yıldırım düşmesi. Bu belirli senaryoların etrafında tedirgin olduğunuzu hatırlıyor musunuz? Bu noktada, bu eylemlerin elektrik çarpması sonucu kabul edilemez olduğu yaygın bir bilgidir. Bunun nedeni, ortamların (metal çatal, su) elektriği veya elektrik akımını kaynaktan size iletme yeteneğine sahip olmasıdır. Bu kavram elektrik iletkenliği olarak adlandırılır.
Bu makalede, suyun elektriksel iletkenliğini ve su kalitesini anlamak için neden önemli bir parametre olduğunu tartışacağız. Bu bilgi ve suyu iletkenlik açısından test etme becerisi, yüksek su kalitesinin korunması gereken her alanda fayda sağlayacaktır: evler için içme suyu, hidroponik, çevresel örnekleme, üretim, bunlardan birkaçıdır.
Suda iletkenlik nedir?
Yeniden ifade etmek gerekirse, bir malzemenin belirli bir mesafe boyunca elektrik akımını iletme yeteneği, genellikle mesafe başına Siemens cinsinden ölçülen elektrik iletkenliği olarak tanımlanır. Bu parametre en sezgisel olarak metallerle anlaşılır, çünkü metal kablolar evlerimize, yerel işletmelere, her şeye elektrik sağlayan malzemedir.
(Not: Malzemeleri tanımlamak için farklı iletkenlik türleri vardır, ancak bu tartışmada elektriksel iletkenlik kelimeleri sadece "iletkenlik" olarak anılacaktır.)
Metaller genellikle yüksek iletkenliğe sahipken, plastikler ve ev seramikleri genellikle düşük iletkenliğe sahiptir. Bununla birlikte, sıvıları, yani bu durumda suyu tartıştığımızda, elektrolitik iletkenlik aynı prensibe sahiptir, ancak elektriği iletmek için ana malzemenin kendisi yerine çözeltideki iyonlara dayanır. İyonlar, elektrik yüklü iyonlar oluşturmak için suda ayrışan tuzlar ve çeşitli diğer kirleticiler şeklinde gelir.
Saf su veya H2O, doğası gereği kötü bir elektrik iletkenidir veya düşük iletkenliğe sahiptir. Bunun nedeni saf suda elektriğin hareket etmesini sağlayacak pozitif ve negatif yüklere sahip solo iyonların bulunmamasıdır. Tuzlar, klorürler, sülfürler, karbonatlar ve diğer iyonlar eklendiğinde, iyon konsantrasyonu arttıkça suyun iletkenliği de artacaktır. Daha fazla iyon, elektriğin seyahat etmesi için daha fazla yol demektir.
Suyun iletkenliğini ne etkiler?
Az önce tartıştığımız gibi, iyonlar sudaki elektrik iletkenliğinin kaynağıdır ve ne kadar çok iyon varsa elektrik iletkenliği o kadar yüksek olur. Ayrıca, bu malzeme özelliği iyonların konsantrasyonunu, iyonların boyutunu ve çözeltinin sıcaklığını (bu durumda su) dikkate alır.
Sıcaklık da sudaki elektrik iletkenliği ile doğrudan bir ilişki içindedir; sıcaklık arttıkça iletkenlik de artar. (Not: metaller için bunun tersi geçerlidir!) Bu durum, ölçümden önce iletkenlik probunun her zaman kalibre edilmesi gerektiği gibi önemli bir noktayı ortaya çıkarmaktadır; sıcaklıktaki küçük değişiklikler su iletkenliği üzerinde gözle görülür bir etkiye sahip olabilir. Örneğin, yaygın su bazlı çözeltiler ve KOH kalibrasyon çözeltisi, bir santigrat derecelik bir değişikliği kabaca %2'lik bir iletkenlik değişikliği ile ilişkilendirir. Bu yüzde, pH problarını kalibre ederken olduğu gibi, çözeltinin iletkenlik eğimi olarak adlandırılır.
Ayrıca, elektriksel iletkenlikle ilgili bu sohbette suyun türü de önemlidir. İster içme suyu, ister doğal su, ister işlenmiş su veya saf sudan bahsediyor olalım, farklı iyon türleri ve konsantrasyonları nedeniyle hepsi farklı iletkenliklere sahip olacaktır. Suyun içinde bulunduğu ortam bu faktörde büyük bir rol oynayacaktır. Kirleticiler yüzey akışından doğal su kaynaklarına kolayca akabilir ve farklı iklimler iyonların konsantrasyonunu değiştirecek daha fazla veya daha az buharlaşmaya neden olabilir. Bu şekilde, elektrik iletkenliği farklı su türlerini sınıflandırmak veya uygun kalite kontrolü için endüstriyel ve/veya tüketici uygulamalarında çaba gösterilecek kriterler oluşturmak için kullanılabilir.
Bu nedenle, yaygın su çözeltileri için 3 iletkenlik faktörü söz konusudur:
- İyon konsantrasyonu
- İyonların Türü/Büyüklüğü
- Sıcaklık
İyi haber ise Atlas Scientific'in tüm bunları sizin için hesaplayacak birinci sınıf iletkenlik probları sağlamasıdır. Kalibrasyonun hala gerekli olduğunu unutmayın.
Suda iletkenlik neden önemlidir?
Birçok endüstri ve nüfusun genel refahı yüksek su kalitesine bağlıdır. Yukarıda tartışıldığı gibi, su kalitesi iletkenlik yoluyla dolaylı olarak ölçülebilir - bu da suda ne kadar kirletici madde bulunduğu ve elektriği iletme kabiliyetine sahip olduğu konusunda fikir verir.
İletkenlik genellikle santimetre başına mikro-Siemens (µS/cm) veya bunun 1000 katı olan santimetre başına mili-Siemens (mS/cm) cinsinden ölçüldüğünden, sağlıklı iletkenlik seviyelerine sahip yüksek kaliteli suyu korumak için temel ölçümler kontrol altında tutulabilir.
Örnek vermek gerekirse, tuzlu deniz suyu bulunduğu yere ve sıcaklığa bağlı olarak 50-70 mS/cm civarında iletkenlik değerlerine sahipken, içme suyu 1 mS/cm'den daha düşük iletkenlik değerlerine sahip olmalıdır. Dahası, son derece hassas üretim süreçleri (yarı iletkenler, farmasötikler) iletkenlik değerleri 1 µS/cm'nin altında olan veya içme suyundan 1000 kat daha az iletken olan son derece saf suya ihtiyaç duyar.
Bu nedenle iletkenlik değerlerinin çok yüksek olması, suda istenmeyen miktarda kirletici madde bulunduğu veya suya yakın zamanda girdiği anlamına gelebilir. Yüksek iletkenliğe katkıda bulunan aşırı iyonlar, kimyasal birikim veya bozulma yoluyla ev tesisatına ve su ısıtıcılarına zarar verebilir; ayrıca uzun süre tüketilmesi halinde insan ve hayvan sağlığına da zararlı olabilir. Spektrumun diğer ucunda, endüstriyel uygulamalarda, pahalı ekipmanı, süreçleri ve/veya ürün verimini mahvedebilecek aynı sorunlar ortaya çıkabilir.
İletkenliğin uygun şekilde izlenmesi olağan rutine dahil edilirse tüm bu yan etkiler önlenebilir. Uygulama ne olursa olsun, Atlas Scientific gereksinimlerinize uygun bir iletkenlik probuna, hatta sürekli izleme için doğrudan borulara takılan endüstriyel problara sahip olacaktır.
Atlas Scientific, K 1.0 ve K 0.1 iletkenlik probu olmak üzere iki farklı endüstriyel prob sınıfına sahiptir. K 0.1 daha hassas iletkenlik okuması gerektiren uygulamalar için kullanılmalıdır (0.07 µS/cm'ye kadar), K 1.0 ise 200 mS/cm'ye kadar daha yüksek bir iletkenlik aralığına sahip olacaktır.
Ayrıca, tüketici, çevresel testler, laboratuvar kullanımı veya bir problama yöntemi gerektiren görevler için, hem mini hem de normal iletkenlik probları, tüm uygulamalara uyum sağlamak için iki farklı aralıkta mevcuttur. K 10'a karşı K 1, endüstriyel sensörlerle aynı konsepti sağlar; daha yüksek sayı daha yüksek bir iletkenlik aralığına karşılık gelir ve bunun tersi de geçerlidir.
(Not: Bu K değeri, iki iletken plakanın boyutu ve prob içindeki mesafesi ile tanımlanan iletkenlik sabitini ifade eder. Farklı plaka boyutları ve farklı ayırma mesafeleri, farklı iletkenlik aralıklarına ve K değerlerine izin verecektir).
Her durumda, iletkenlik ölçümlerine başlamanızı sağlayacak belirli bir uygulamaya göre kısıtlanmış bir prob ve kalibrasyon çözümü kurulumu olacaktır. Bu, kullanıcının sudaki yüksek iletkenliği tespit etmesine ve ardından istenmeyen sağlık etkilerini ve/veya ekipman hasarını önlemek için gerekli eylem hakkında ayrıntılar sağlamasına olanak tanıyacaktır.
İletkenlik probları nasıl çalışır?
İletkenlik probları, yaygın iki uçlu priz fişlerine benzer bir şekilde çalışır. Çözeltiye iki iletken plaka (genellikle grafit veya platin gibi diğer güçlü, iletken metaller) yerleştirildiğinde aralarında iyonlar olacaktır. İletkenlik probu daha sonra iletken plakalar boyunca alternatif bir akım (AC) voltajı uygular. İyonlar daha sonra zıt yüklü panele akarak bir elektrik akımı oluşturur.
Daha önce öğrendiğimiz gibi, ne kadar çok iyon varsa elektrik için o kadar çok yol vardır. Sonuç olarak, bu akımın gücü bir iletkenlik değeriyle ilişkilendirilir. Bu nedenle, iyon konsantrasyonu ne kadar yüksek olursa, iyon hareketi (sıcaklık artışı) ölçülen elektrik akımının gücünü artıracak ve daha yüksek bir iletkenlik değeri üretecektir.
Numunenin iletkenliğini gerçekten ölçmeden önce, probun iletken plakaların boyutuna ve aralarındaki ayırma mesafesine göre hizalandığından emin olmak için bir kalibrasyon adımı gerçekleştirilmelidir. İletkenlik sabiti K'ya geri dönecek olursak, bu plaka kurulumu temas probunun ölçülebilir iletkenlik aralığını belirler.
İletkenlik ölçer/prob nasıl kalibre edilir?
Her şeyden önce, doğru bir iletkenlik ölçümü sağlamak için kalibrasyon son derece önemlidir. İşin iyi tarafı, diğer yaygın probların aksine, temaslı iletkenlik problarının ilk kalibrasyon yapıldıktan sonra yeniden kalibre edilmesine gerek olmamasıdır.
Daha önce de belirtildiği gibi, bu temaslı iletkenlik probları, probun ömrü boyunca asla değişmeyecek veya bozulmayacak sabit bir plaka boyutuna, sabit bir mesafeye sahiptir. Bu özel kurulum, probu sabit bir iletkenlik sabiti K (dolayısıyla 0,1, 1, 10) ile ilişkilendirecek ve bu nedenle prob, kalibre edildikten sonra yalnızca belirli bir iletkenlik aralığında doğru olacaktır.
Bu kurulum ve K değeri nedeniyle, kalibrasyonun doğru iletkenlik aralığında, tercihen ortada gerçekleşmesi gerekir. Örneğin, K 1.0 5 ila 200.000 µS/cm aralığına sahiptir.
Atlas Scientific, iletkenlik probunun K değerini ve aralığını hedeflemek için farklı potasyum klorür (KOH) konsantrasyonlarından oluşan özel K değeri kalibrasyon çözeltileri sağlar. Son derece hassas olan bu çözeltiler, kalibrasyon sırasında kullanılmak üzere şişe üzerinde bir iletkenlik değerine sahip olacaktır.
İletkenlik probu ve kalibrasyon çözeltisi alındıktan sonra, kalibrasyonun ilk adımı probu testte kullanılacağı şekilde kalibrasyon çözeltisine daldırmaktır (yani kalibrasyon sırasında endüstriyel boru bağlantısının endüstriyel proba takılı olduğundan emin olun).
Çözeltinin 25o C'ye yakın olduğundan emin olmak için kalibrasyon sırasında bir sıcaklık probu bulundurmak en iyisidir. Ayrıca, elektrotların yakınında sıkışan kabarcıkları gidermek için probu eğin.
Prob suya batırıldıktan sonra, ölçümü kalibrasyon çözeltisi şişesindeki iletkenlik değeri ile tanımlayın.
Artık iletkenlik probunuz süresiz olarak kullanılmaya hazırdır.
Bir çözeltinin iletkenliği nasıl ölçülür?
İletkenlik probu yukarıda tartışıldığı gibi uygun şekilde kalibre edildikten sonra, prob sırasıyla tek seferlik veya sürekli ölçüm için çözeltiye yerleştirilebilir veya doğrudan boru tesisatına takılabilir.
Probunuzun numunenin aralığındaki iletkenliği doğru bir şekilde ölçebilmesi için her bir probun aralığını (veya K değerini) dikkate aldığınızdan emin olun. Bu problar genellikle geniş bir iletkenlik aralığına sahiptir, bu nedenle numunenin tam değerinin bilinmesi gerekmez.
Sağlıklı su iletkenliği seviyelerini anlayarak, belirli bir uygulama için bir taban çizgisi oluşturulabilir. Daha sonra iletkenlik değerleri sağlıklı seviyelerin üzerine çıktığında harekete geçmeniz için bilgilendirileceksiniz.
Suyun iletkenliği nasıl azaltılır?
Genel olarak, iletkenliği artırabilecek çok çeşitli faktörler nedeniyle bu soruya cevap vermek kolay değildir. Yukarıda tartıştığımız gibi, iletkenlik çözeltide daha fazla çözünmüş katı madde bulunması nedeniyle artmaktadır. Bu nedenle, bu çözünmüş tuzların ve katıların giderilmesiyle iletkenlik azalacaktır. Başka bir deyişle, suyun arıtılması.
Bu iletkenlik azaltımına iki şekilde yaklaşılabilir: filtreleme veya kök nedenlerin ortadan kaldırılması.
Filtrasyon
Uygulamaya ve mevcut kaynaklara bağlı olarak suyu çözünmüş katı maddeler açısından filtrelemek için birkaç farklı seçenek mevcuttur.
- deiyonizasyon
- ters osmoz
- karbon fi̇ltreleme
- damıtma (buharlaştırma)
Genel olarak, bir deiyonizasyon sistemi kurulumu, yüksek iletkenliğe katkıda bulunan çözünmüş katıları azaltmak için en iyi sonucu verecektir. Bu sistemler, bir eve veya prosese girmeden önce suyu filtrelemek için büyük ölçekli uygulamalarda veya küçük ölçekli filtreleme için küçük taşınabilir sistemlerde olabilir. Örnek vermek gerekirse, sistemde pozitif ve negatif yüklü iyonları hedef alan ve sistemden pompalandıkça bunları sudan uzaklaştıran çeşitli reçineler bulunur. Operasyon büyüdükçe bu yaklaşımın daha pahalı hale gelebileceğini unutmayın; bir deiyonizasyon sistemi kurarken bir uzmana danışmak en iyisidir.
Özellikle deiyonizasyon, çoğunlukla laboratuvar ortamları için DI (deiyonize) su üretmek üzere endüstriyel olarak yaygın bir şekilde gerçekleştirilir, ancak bu, su arıtma işleminde yalnızca bir adım olabilir. Su ayrıca uygulamanın iletkenlik gereksinimine bağlı olarak damıtma (su buharlaştırma, buhar toplama, yoğunlaştırma), deiyonizasyon, karbon filtreleme, ters osmoz vb. işlemlerden de geçebilir.
Arıtma tekniklerinin bu kombinasyonu farklı su saflığı tanımlarına yol açar: arıtılmış, ultra saf, damıtılmış, çift damıtılmış, DI. Genel olarak, iletkenlik daha fazla filtreleme ile azalacak ve çözünmüş katı madde sayısını azaltacaktır.
Kök nedenlerin ortadan kaldırılması
Bu yaklaşım daha çok endüstriyel uygulamalara yöneliktir ancak tüketici dünyasında da dikkate alınabilir. İletkenlik değerleri sürekli olarak sağlıklıysa ve sonra aniden fırlarsa bu yaklaşım dikkate alınmalıdır.
Filtreleme için hızlıca tonlarca para harcamak yerine, öncelikle "hammaddeler süreç içinde değişti mi? Su boru hattım sızıntıya veya harici kirleticilere karşı hassas mı?" Başka bir deyişle, iletkenlikteki bu büyük değişimi başka ne etkilemiş olabilir? Örneğin, arka bahçedeki havuzun iletkenliği büyük ölçüde artmıştır. Klor seviyeleri tüm bakterileri öldürmek için yetersiz olabilir veya pompa bozulmuş olabilir.
Bu cevaplanması kolay bir soru olmadığından, filtrasyonun seçilmesi gerekebilir, ancak artan çözünmüş katı maddelerin temel nedeninin ortaya çıkarılması, filtrasyonla birlikte gelen çok fazla zaman ve enerji tasarrufu sağlayabilir.
Genel olarak, iletkenliğin suda neden önemli olduğu ana noktasına geri dönersek, iletkenlik su kalitesini dolaylı olarak izlememizi ve su kalitesi düştüğünde hızlı bir şekilde harekete geçmemizi sağlar. Herhangi bir su uygulamasında iletkenliği izleyerek, önemli önleyici bakım, su kalitesinin düzeltilmesiyle ilişkili büyük maliyetlerin yerini alabilir.