Bài giảng Conductivity

C O N D U C T I V I T Y Độ dẫn điện – Ghi nhớ • Độ dẫn điện là phân tích theo phương pháp điện hóa. • Đo độ dẫn điện dựa trên khả năng dẫn dòng điện của nước. • Đo độ dẫn điện có thể ước tính được tổng chất rắn hòa tan trong nước. Độ dẫn điện – Nội dung • Giới thiệu độ dẫn điện • Lý thuyết đo Độ dẫn điện • Độ dẫn điện vs. TDS • Kỹ thuật đo Độ dẫn điện-giới thiệu • Tương tự với pH và ISE, độ dẫn điện được đo theo phương pháp điện hóa • Điện hóa học = khoa học kết hợp giữa điện và hóa học Tại sao độ dẫn điện quan trọng? • Có thể ước tính được tổng chất rắn hòa tan trong mẫu chất lỏng • TDS là thông số đo chất lượng nước ban đầu trong các ứng dụng – Nước uống – Nước tưới tiêu Phương pháp đo TDS truyền thống • Đo theo trọng lượng TDS thì tốn nhiều thời gian- cần có cân, ống đong thể tích và lò nung – Lọc mẫu với thể tích biết trước – Đặt vào lò nung – Mẫu để khô đến khối lượng không đổi Độ dẫn điện và TDS • Độ dẫn điện của nước có thể cung cấp dễ dàng và nhanh chóng một ước tính hợp lý về TDS cho hầu hết các ứng dụng. – Để đầu đo vào mẫu và thu được kết quả tức thì Độ dẫn điện – Nội dung • Giới thiệu độ dẫn điện • Lý thuyết đo Độ dẫn điện • Độ dẫn điện vs. TDS • Kỹ thuật đo Lý thuyết đo độ dẫn điện • Độ dẫn điện là gì? – Độ dẫn điện là khả năng để tạo thành dòng điện tích của dung dịch. Lý thuyết đo độ dẫn điện • Nước tinh khiết dẫn điện kém. – Nước tinh khiết có điện trở cao ngăn cản dòng điện tích. Pure Water Lý thuyết đo độ dẫn điện • Nồng độ các ion trong nước càng cao (từ các muối) thì khả năng dẫn điện càng tốt. Nước muối Ions là gì? • Ion là một nguyên tử hay phân tử có mang điện tích, âm hoặc dương. – Cation – ion mang điện tích dương – Anion – ion mang điện tích âm Ions là gì? • Ions trong dung dịch cũng được biết như là chất điện phân, bởi vì sự hiện diện của chúng cho phép dẫn điện. Các ion có từ đâu? • Ions đến từ các hợp chất ion hòa tan một phần hay hoàn toàn trong dung dịch lỏng. – Muối – NaCl – Ferric chloride – FeCl3 – Potassium permanganate – KMnO4 Các ion nào phổ biến? CATIONS ANIONS Calcium (Ca2+) Chloride (Cl– ) Magnesium (Mg2+) Nitrate (NO3 – ) Sodium (Na+) Sulfate (SO4 2– ) Iron (Fe2+) Phosphate (PO4 3– ) Aluminum (Al3+) Bicarbonate(HCO3 –) Cái gì không phải là ion? • Hầu hết các vật chất hữu cơ như dầu, phenols, rượu và đường không hình thành ion và không có khả năng dẫn điện (không có độ dẫn điện) Nước đường Độ dẫn điện-ứng dụng • Độ dẫn điện được đo dễ dàng và có lợi ích trong nhiều ứng dụng. – Nước uống – Nước thải – Nước môi trường (nước tưới tiêu) – Nước nồi hơi/tháp làm lạnh Độ dẫn điện -ứng dụng • Độ dẫn điện có thể liên quan tới: – Độ tinh khiết hóa học của nước – Lượng chất rắn tan trong một dung dịch – Hiệu suất của các quá trình xử lý khác nhau – Nồng độ muối trong nước biển Độ dẫn điện được đo như thế nào? • Đầu đo độ dẫn điện đo độ điện trở của một dung dịch. Độ dẫn điện được đo như thế nào? • Một điện thế được áp vào giữa hai điện cực nhúng trong dung dịch thí nghiệm, và điện thế giảm đi gây ra bởi điện trở của dung dịch được tính là độ dẫn điện của dung dịch đó. Độ dẫn điện được đo như thế nào? • Điện thế giảm ít= Độ dẫn điện cao (hay điện trở thấp) • Điện thế giảm nhiều= Độ dẫn điện thấp (hay điện trở cao) Độ dẫn điện – đơn vị • Đơn vị cơ bản của độ dẫn điện là siemen (hay mho) – mho là viết nghịch đảo của ohm (đơn vị của điện trở) • Thang đo trong dung dịch lỏng – Millisiemens trên cm - mS/cm – Microsiemens trên cm - mS/cm Độ dẫn điện – Nội dung • Giới thiệu độ dẫn điện • Lý thuyết đo độ dẫn điện • Độ dẫn điện vs. TDS • Kỹ thuật đo Xác định TDS • TDS diễn tả tổng nồng độ ion theo đơn vị grams/liter (g/L) hay milligrams/liter (mg/L). – Đầu đo không xác định được từng loại ion – Nó đo tổng nồng độ của tất cả ion thành phần của dung dịch TDS và Độ dẫn điện • Thông thường: TDS = 0.5 X Độ dẫn điện • Đây là hệ số thực nghiệm được chọn do nó đơn giản và phù hợp với nhiều ứng dụng khác nhau. TDS và Độ dẫn điện • TDS gần như tương đương với nồng độ NaCl khi dùng hệ số chuyển đổi là 0.5 – nhưng không phải tất cả dung dịch đều được cấu tạo như NaCl – Cần biết rằng nhiệt độ và tính ion của một mẫu để chọn hệ số chính xác hơn • Hầu hết nước tự nhiên có hệ số gần bằng 0.65 do NaCl không phải là muối duy nhất trong dung dịch TDS versus Độ dẫn điện mg/L TDS as NaCl 100 200 300 400 500 600 50 100 150 200 EC µS / cm TDS và Độ dẫn điện • Sự kết hợp các ion hiện diện trong nước tự nhiên cho một hệ số gần với : TDS = 0.65 X Độ dẫn điện • Máy đo độ dẫn điện của Hach hiện thời có thể lập trình để chấp nhận hệ số khác (hay một hệ số hoàn toàn khác biệt) TDS và Độ dẫn điện mg/L TDS as NaCl vs mg/L Actual TDS EC µS / cm 50 100 150 200 100 200 300 400 500 600 Độ dẫn điện – Nội dung • Giới thiệu độ dẫn điện • Lý thuyết đo độ dẫn điện • Độ dẫn điện vs. TDS • Kỹ thuật đo Hiệu chuẩn • Yêu cầu hiệu chuẩn thường kì do tuổi thọ của thành phần điện của đầu đo hay một đầu đo mới được gắn vào • Hiệu chuẩn bằng dung dịch chuẩn với độ dẫn điện và nhiệt độ tương tự với mẫu thông thường. • Cũng có thể hiệu chuẩn bằng cách điều chỉnh hằng số cell. Hằng số Cell • Thể tích của dung dịch được dùng để đo bằng đầu đo được thiết kế để xác định hằng số cell của đầu đo • Độ trở kháng – điện trở giữa 2 mặt song song là một 1-cm khối • Điện cực được thiết kế để đo phân số của điện trở đặc biệt – Phân số của điện trở được gọi là hằng số cell Sự bù trừ nhiệt độ • Độ dẫn điện chịu tác động nhiệt độ của mẫu • Đo độ dẫn điện liên quan đến nhiệt độ tham chiếu: 25 °C (chung nhất) • Một vòng dây bù trừ nhiệt độ điều chỉnh giá trị đo cần có giống với nhiệt độ tham chiếu. Sự bù trừ nhiệt độ • Hệ số nhiệt độ trong thiết bị của Hach là 2% /độ C (có thể được điều chỉnh). Sự bù trừ nhiệt độ • Nhiệt độ dung dịch được đo bởi nhiệt kế có trong đầu đo độ dẫn điện – Bù trừ nhiệt độ tự động cho cả đo độ dẫn điện và TDS Cảm biến nhiệt Đo mẫu • Đặt đầu đo vào mẫu, chắc chắn là điểm cuối ngập hoàn toàn trong mẫu. • Khuấy mạnh đầu đo để loại bỏ bọt khí. • Chờ cho kết quả hiện ra ổn định. Bảo quản đầu đo • Đầu đo phải để khô • Khi sử dụng lại phải để một thời gian để đầu đo bị ướt trở lại. Bảo trì • Rửa và làm khô giữa các lần đo để tránh bị nhiễm bẩn. • Đầu đo bị dơ sẽ ảnh hưởng độ chính xác – đầu đo phải được làm sạch với dung dịch tẩy mạnh hoặc nhúng trong dung dịch axit HCl 1: 1 sau đó rửa lại với nước DI. Hệ số chuyển đổi • Kết quả đo độ dẫn điện có thể chuyển sang dưới nhiều đơn vị khác bằng cách nhân hoặc chia với hệ số chuyển đổi. • Bảng sau cho phép thực hiện chuyển đổi đơn vị dễ dàng – Ghi nhớ là chuyển từ đơn vị độ dẫn điện sang đơn vị của TDS chỉ là ước lượng. Hệ số chuyển đổi Từ Sang Công thức mS/cm µS/cm mS/cm x1000 µS/cm mS/cm 1 X 0.001 µS/cm µmhos/cm µS/cm X 1 mS/cm mmhos/cm mS/cm X 1 µS/cm mg/L TDS as NaCl µS/cm X 0.5 mS/cm g/l TDS as NaCl mS/cm X 0.5 µS/cm meq/L TDS µS/cm ÷ 100 µS/cm ohms cm 1,000,000 ÷ µS/cm mS/cm ohms cm 1,000 ÷ mS/cm Độ dẫn điện – Ghi nhớ • Độ dẫn điện là phân tích theo phương pháp điện hóa. • Đo độ dẫn điện dựa trên khả năng dẫn dòng điện của nước. • Đo độ dẫn điện có thể ước tính được tổng chất rắn hòa tan trong nước. C O N D U C T I V I T Y