pH. EC. TDS (ppm)
24.06.2007
pH – это водородный показатель, характеризующий концентрацию свободных ионов водорода в воде. Для удобства отображения был введен специальный показатель, названный рН и представляющий собой логарифм концентрации ионов водорода, взятый с обратным знаком, т.е pH = -log[H+].
Если говорить проще, то величина рН определяется количественным соотношением в воде ионов Н+ и ОН-, образующихся при диссоциации воды. Если в воде пониженное содержание свободных ионов водорода (рН>7) по сравнению с ионами ОН-, то вода будет иметь щелочную реакцию; а при повышенном содержании ионов Н+ (рН<7) – кислую. В идеально чистой дистиллированной воде эти ионы будут уравновешивать друг друга. В таких случаях вода нейтральна и рН=7.
При растворении в воде различных химических веществ этот баланс может быть нарушен, что приводит к изменению уровня рН. Очень часто показатель рН путают с такими параметрами, как кислотность и щелочность воды. Важно понимать разницу между ними. рН – это показатель интенсивности, но не количества. То есть, рН отражает степень кислотности или щелочности среды, в то время как кислотность и щелочность характеризуют количественное содержание в воде веществ, способных нейтрализовывать соответственно щелочи и кислоты. В качестве аналогии можно привести пример с температурой, которая характеризует степень нагрева вещества, но не количество тепла. Например, опустив руку в воду, мы можем сказать какая вода – прохладная или теплая, но при этом не сможем определить, сколько в ней тепла.
Для чего нужно измерять pH? pH воды – один из важнейших показателей качества воды при работе на гидропонике, во многом определяющих характер химических и биологических процессов, происходящих в воде. В зависимости от величины pH, может изменяться скорость протекания химических реакций, степень коррозионной агрессивности воды, токсичность загрязняющих веществ и т.д. В обычной воде из-под крана уровень рН, как правило, находится в допустимых пределах для работы на гидропонике.
В речных водах pH обычно находится в пределах 6.5 – 7.5; в атмосферных осадках 4.6 – 6.1; в болотах 5.5 – 6.0; в морских водах 7.9 – 8.3.
Для гидропонного использования, оптимальной считается вода с уровнем рН в диапазоне от 5,5 до 7. рН равный 7 называется нейтральным (дистилят), менее семи – это кислотная среда, более семи – щелочная. При работе с гидропоникой, стабильный рН – это основной фактор в выращивании.
Измерение электролитической проводимости растворов. Что такое удельная электропроводимость? Удельная электролитическая проводимость определяется, как способность вещества проводить электрический ток. Это величина, обратная удельному сопротивлению. Создавая (или просто используя) питательные растворы, очень важно измерить удельную электропроводимость воды, зависящую от растворенных в воде ионных соединений. Удельная проводимость измеряется специальными электронными приборами. Прибор, представленный в нашем магазине, позволяет измерять проводимость практически любой воды, от сверхчистой (очень низкая проводимость) до насыщенной химическими соединениями (высокая проводимость).
Единицы проводимости. Основная единица измерения сопротивления – Ом. Удельная проводимость – величина обратная сопротивлению, она измеряется в Сименсах (ранее mho). Применительно к сыпучим веществам удобнее говорить об особой проводимости, обычно называемой удельной проводимостью. Удельная проводимость – это проводимость, измеренная между противоположными сторонами куба вещества со стороной 1 см. Единицей данного типа измерений является Сименс/см. При измерении проводимости воды чаще используются более точные мкС/см (микросименс) и мС/см (миллисименс). Соответствующие единицы измерения сопротивления (или удельного сопротивления) – Ом/см, МегаОм/см и килоОм/см. При измерении сверхчистой воды чаще используют МегаОм/см, так как это дает более точные результаты. Сопротивление менее чистой воды, как например, водопроводной, измеряют в килоОм/см. Большинство из нас, работая с практически чистой водой, используем единицы мкС/см и мС/см во время исследования воды с высокой концентрацией растворенных химических веществ.
Главный недостаток всех измерений удельной проводимости это то, что они (измерения) не специфичны; т.е. не дают возможности распознавания различных типов ионов. Вместо этого определяется пропорция общего эффекта присутствия всех имеющихся ионов и некоторых ионов, как NaOH или HCI, представленных в значительно большей степени.
Второй недостаток соотнесения удельной проводимости к концентрации заключается в том, что концентрированные растворы показывают слегка заниженное число мкС/см на каждый мг. в л. в отличие от разреженных. Этот эффект основан на снижении скорости движения ионов при увеличении концентрации, что лежит в основе теории межионного притяжения.
Некоторые соединения могут снижать точность измерений, осаждаясь на датчике или щупе, например, карбонат кальция. В большинстве случаев эти трудности не превращаются в серьезные помехи и могут быть достигнуты достаточно точные результаты. В целом, измерение удельной проводимости – это быстрый, надежный и недорогой способ измерения количества ионных соединений. Как правило, при повторных измерениях разброс значений не превышает 1%.
Скорость движения ионов прямо пропорциональна температуре. Поэтому оптимальная температура во время измерения – 25 °C. Тест-измерители удельной проводимости и контроллеры широко используются в самых различных областях.
Температурный эффект, термокомпенсация. Удельная проводимость в водных растворах из-за движения ионов и постоянно возрастающей температуры противоположна удельной проводимости металлов, но приближается к показателям графита. Это обусловлено природой самих ионов и вязкостью воды. При низкой концентрации ионов (сверхчистая вода) ионизация воды позволяет определить часть проводящих ионов. Все эти процессы, а следовательно, и удельная проводимость существенно зависят от температуры. Эта зависимость обычно выражается, как относительное изменение удельной проводимости на градус C° при конкретной температуре, а в особых случаях, как процент на градус C°, называемый наклонением конкретного раствора. Сверхчистая вода имеет наибольшее наклонение в 5.2% на градус C°; в то время, как наклонение большей части водопроводной воды и воды в охлаждающих системах находится в диапазоне 1.8 - 2.0% на градус C°. Концентрированные соленые растворы, кислоты и щелочные растворы имеют наклонение около 1.5% на градус C. Теперь очевидно, что небольшая разница в температуре незначительно изменяет удельную проводимость. По этой причине, чаще всего удельную проводимость относят к 25 C°.
К счастью, доступны температурные датчики с характеристиками, близкими к раствору, в исследовании которого мы заинтересованы, и с использованием дополнительных резисторов и электронных схем можно получить температурные кривые почти для любого раствора. Температурный датчик используется как элемент регулировки электрической цепи, и значение проводимости автоматически приводится к эквивалентному значению при 25 C°.
Самые современные технологии используют микропроцессор и соответствующую таблицу, содержащую информацию о реакции раствора на температуру. Температура раствора измеряется, переводится в цифровой формат, затем сопоставляется с данными таблицы для получения точных значений температурной компенсации. Все температурные датчики имеют временную задержку, величина которой зависит от позиции и установки датчика.
Константа кондуктометрической ячейки и фактор ячейки. Простой датчик удельной проводимости может быть создан как ячейка, состоящая из куба со стороной 1 см, где расстояние между электродами, формирующими две противоположные стороны, площадью 1 см каждая, приблизительно равно 1 см. У данной ячейки константа ячейки - 1.0. Данная величина используется для подсчета удельной проводимости в других ячейках по формуле:
сопротивление константы ячейки = расстояние между электродами деленное на площадь электрода.
Для очень слабых растворов расстояние между электродами может быть сокращено так, что константа ячейки будет равна 0.1 или 0.01. Благодаря этому, возрастает проводимость, что позволяет датчикам измерить даже очень слабую проводимость. Для концентрированных растворов дистанция между электродами, наоборот, увеличивается так, что константа ячейки становится равной 10 и больше. Для гидропоники оптимальный ЕС = 1,7 – 2,0 мСм/см.
TDS (общее содержание растворенных солей).
Что такое минерализация? Минерализация - это суммарный количественный показатель содержания растворенных в воде веществ. Этот параметр также называют содержанием растворимых твердых веществ или общим солесодержанием, так как растворенные в воде вещества находятся именно в виде солей. К числу наиболее распространенных относятся неорганические соли (в основном бикарбонаты, хлориды и сульфаты кальция, магния, калия и натрия) и небольшое количество органических веществ, растворимых в воде.
В Европе минерализацию еще называют как общее количество растворенных частиц – Total Dissolved Solids (TDS), что по сути, то же самое. За единицу уровня минерализации принято считать миллиграмм на литр (мг/л). Это означает вес всех растворенных веществ (в миллиграммах) в 1 литре воды. Также уровень минерализации может выражаться в частицах на миллион частиц воды – сокращенно ppm (parts per million - частиц на миллион). Такую аббревиатуру можно встретить в европейских источниках. Это означает количество частиц растворенных в 1 миллионе частиц воды. Соотношение между единицами измерения мг/л и ppm практически равное – 1 мг/л = 1 ppm.
Зачем измерять уровень минерализации в Вашей воде? Согласно требованиям Управления по охране окружающей среды (EPA) максимально допустимый уровень загрязнения воды предназначенной для растениеводства является 500 мг/литр или 500 частиц на миллион (ppm) к общему количеству растворенных в воде твердых частиц.
< Последние статьи
< Рубрика «Гидропоника»
