Что такое кондуктометр. Как измеряет TDS метр

Что такое кондуктометр. Каким образом TDS измеряет общую минерализацию.

Как работает TDS метр.
Как измерить электропроводимость.
Как работает EC-метр

В действительности, TDS-метры вовсе не измеряют общее содержание растворенных твердых веществ (общую минерализацию (TDS)), вместо этого они измеряют электропроводность и приближенно выражают концентрацию TDS на основе математической формулы. Нередко говорят, что TDS-метры – это всего лишь замаскированные кондуктометры или EC-метры.

Во-первых, давайте вкратце рассмотрим, что такое электропроводность и как она связана с концентрацией TDS воды. Электропроводность – это то, насколько легко электричество протекает через среду, в нашем случае, это вода. В действительности, чистая или дистиллированная вода является очень плохим проводником, поскольку в ней отсутствуют растворенные ионы. С другой стороны, природная вода, как, например, вода из ручьев, рек или озер, наполнена ионами растворенных минералов, металлов и солей. По сути, эти растворенные ионы составляют значительную часть TDS воды. Поскольку ионы, являются переносчиками электричества в воде, вы обнаружите, что электропроводность положительно связана с количеством ионов, равно, как и концентрация TDS воды.

Каким именно образом работают TDS метры и EC метры ?

Теперь давайте более пристально рассмотрим TDS- или EC-метр. Обратите внимание на два металлических электрода, расположенных на конце устройства. Когда EC-метр помещают в воду и включают, напряжение подается в систему, где электрод, анод (+), получает положительный заряд. Другой электрод, катод (-), получает отрицательный заряд.

В то же время, отрицательно заряженные ионы в нашей пробе воды начинают притягиваться и двигаться в направлении к аноду (+), тогда как положительно заряженные или безэлектронные ионы начинают притягиваться и двигаться в направлении к катоду (-). Данное явление притяжения противоположных зарядов можно объяснить с помощью закона Кулона.

Как только отрицательно заряженные ионы достигают анода, они теряют свои электроны и становятся положительно заряженными. Аналогичным образом, когда положительно заряженные или безэлектронные ионы достигают катода, они получают электроны и становятся отрицательно заряженными. Данный процесс перемещения ионов туда и обратно повторяется, создавая электрический ток или поток электричества.

EC- и TDS-метры тщательно контролируют силу тока и подаваемое в систему напряжение. Используя данные показания, а также заданное расстояние между электродами и площадь его поверхности, можно рассчитать электропроводность с помощью закона Ома.

Электропроводность обычно измеряют в миллисименсах на сантиметр или мС/см.

Для сравнения, то есть, если вы хотите сравнить электропроводность одной пробы воды с другой, необходимо поддерживать постоянную температуру в обеих пробах. Это связано с тем, что электропроводность воды в значительной степени зависит от температуры. По мере повышения температуры воды повысится и электропроводность, вследствие увеличения подвижности ионов, а также повышенной растворимости минералов и солей.

Необходимо дополнительно уточнить, электропроводность одной пробы воды будет давать разные показания электропроводности при разных температурах. По этой причине, показания электропроводности обычно нормализуют или приводят к эталонному значению в 25 градусов Цельсия. Это называется удельной электропроводностью. Электропроводность воды увеличивается примерно на 2% при каждом повышении температуры на 1 градус Цельсия.

Используя данный факт, большинство EC- и TDS-метров будут оснащены встроенным термометром, который будет автоматически приводить или нормализовать электропроводность по температуре 25 градусов Цельсия. Следует обратить внимание на то, что температурная компенсация различается в зависимости от типа раствора, например, для сверхчистой воды коэффициент пересчета составляет 5,5%.

Последний шаг – окончательный расчет TDS путем умножения нормализованного значения электропроводности на коэффициент корреляции. По результатам различных исследований, корреляция между электропроводностью и TDS воды обычно находится в диапазоне .5 - .8.

Следует обратить внимание на то, что коэффициент корреляции также сильно зависит от типа раствора, который вы проверяете. Большинство TDS-метров установлены на определенную корреляцию или коэффициент и подходят только для проверки воды. В то же время, существуют более дорогие TDS-метры, которые предусматривают ручную регулировку коэффициента корреляции, позволяя, тем самым, пользователю точно определить TDS различных известных растворов.

Теперь, давайте рассчитаем TDS образца воды, если электропроводность при 25°C составляет .3 мС/см. Для упрощения, предположим, что коэффициент корреляции равен 0.5, что является показателем, который используется самыми простыми TDS-метрами для проверки воды.

Формула расчета TDS в ppm = Электропроводность в мС/см x коэффициент корреляции

В связи с этим, первым шагом будет перевод нашего значения электропроводности из мС/см в мкС/см (микросименсы на сантиметр), просто умножив на 100.

0.3 мС/см x 100 = 300 мкС/см

Давайте умножим нашу электропроводность в мкС/см на коэффициент корреляции.

300 мкС/см x 0.5 = 150 ppm

Рассчитанная в нашем примере проверки пробы воды общая минерализация (TDS) равна 150 ppm.