Мониторинг

Krzysztof No comments Categories: вода

zdjęcie

 

 

Растущие требования к качеству ультрачистой воде (например, для фармацевтики, биотехнологии) вынуждают постоянно повышать уровень мониторинга и надзора за процессом производства воды такого высокого качества, поэтому мы создали очень чувствительный кондуктометрический зонд, контролирующий параметры жидкости. Одним из параметров, контроль за которым все чаще требуется, является содержание органического углерода TOC – Total Organic Carbon (Общий Органический Углерод).

 


 

Компания Hydrolab специализируется на изготовлении устройств, оснащенных панелями управления и измерения, которые являются эргономичными, надежными, а также позволяют пользователю быть удобными и простыми в использовании. В процессе создания новых решений компания фокусируется на лучших и наиболее надежных решениях, доступных на рынке электроники и автоматизации. Системы обеспечивают непрерывный мониторинг удельной проводимости и температуры полученной воды. Отдел исследований и разработок интенсивно работает над измерением параметра TOC. Кроме того, система автоматизации позволяет контролировать рабочее давление системы, уровень наполнения резервуаров, автоматическое объемное дозирование воды и многое другое.

Одним из самых популярных параметров измерения, который пропорционален чистоте воды, является электропроводность. Определение удельной электропроводности, также известной как удельная электролитическая проводимость, для всех типов воды полностью соответствует стандартам PN-EN 27888 и PN-EN 60746-3. Электропроводность (выраженная в [См/м]) – это величина, обратная удельному электрическому сопротивлению (выраженному в [Ом · м]), измеренному при определенных условиях между противоположными гранями единичного куба водного раствора определенных размеров. На практике наиболее распространенной единицей электропроводности является [мкСм/см] или соответствующая единица электрического сопротивления [МОм · см]. Электропроводность – это мера концентрации ионизируемых растворенных веществ в образце. Во время измерений проводимости важным фактором является постоянная емкости (выраженная в [м-1]), используемая для измерений, которая зависит от геометрических размеров емкости. В целом можно предположить, что постоянная ячейки K определяется формулой:

K = l/A

где: l – длина электрического проводника, а A – эффективная площадь поперечного сечения электрического проводника.

 

Электропроводность – это мера тока, проводимого ионами, присутствующими в воде, и зависит от концентрации и природы ионов, а также температуры и вязкости раствора. Чистая вода в результате самоионизации при температуре 25 ° C имеет удельную проводимость 0,05483 мкСм/см. Стандарт PN-EN 27888 подробно описывает приготовление стандартных растворов с известной проводимостью при температуре 25 °C. Стандартные растворы можно использовать при испытании, калибровке и калибровке приборов для измерения проводимости.

При измерении удельной проводимости воды можно использовать один из двух типов приборов. Первый тип – это прибор, снабженный иммерсионной или проточной ячейкой с двумя или более электродами. Второй тип – это прибор с индуктивными электродами. Продукция Hydrolab в основном ориентирована на измерения с использованием запатентованных кондуктометров с проточной ячейкой с двумя электродами. Проточные ячейки рекомендуются для измерения электропроводности менее 100 мкСм/см, с чем мы имеем дело при измерении ультрачистой воды. Это связано с тем, что в проточных ячейках продувается воздух, что может отрицательно сказаться на измерении низкой проводимости. Согласно стандарту PN-EN 27888, данные значения постоянной ячейки рекомендуются для данных диапазонов измерения проводимости. Предполагается, что чем больше проводимость, тем больше значение постоянной ячейки. Для измерений ультрачистой воды обычно используются постоянные ячейки 0,1 или 0,01. Измерители электропроводности Hydrolab оснащены системой управления, учитывающей константу ячейки.

Для обеспечения высокой точности проводимости, измерение следует проводить, когда образец и ячейка для измерения проводимости находятся в равновесии при температуре 25 °C ± 0,1 °C, чтобы исключить ошибки из-за использования термокомпенсаторов или методов математической компенсации. Для точных измерений следует использовать термометр с точностью измерения ± 0,1 °С в диапазоне измеряемых температур, для ежедневных измерений достаточно термометра с точностью измерения ± 0,5 °С. Однако на практике измерение при 25 °C ± 0,1° C в большинстве случаев очень сложно. По этой причине измеренное значение проводимости корректируется до его эквивалентной проводимости при 25 °C с помощью соответствующего корректирующего множителя, определение которого подробно указано в стандарте PN-EN27888. Благодаря соответствующему методу компенсации мы получаем результат измерения, который можно легко сравнить с другими результатами измерений, также сделанными при других температурах. Независимо от типа температурной компенсации полученный результат компенсации будет менее точным, чем фактический результат, измеренный при эталонной температуре 25 °C. Раньше эталонная температура составляла 20 °C, кондуктометры Hydrolab позволяют выбирать эталонную температуру через пользовательский интерфейс.

Кроме того, кондуктометры Hydrolab могут выполнять измерения в одном из трех режимов:
• без учета температурной компенсации результата;
• с линейной компенсацией (можно изменить коэффициент α, который определяет процентное изменение проводимости, вызванное изменением температуры на 1°C);
• включая нелинейную компенсацию, которая является наиболее точным методом температурной компенсации в системах ультрачистой воды.

Во время измерения проводимости избегайте любых мешающих факторов. На результаты измерений может повлиять загрязнение образца в виде суспензий, смазок или масел, которые могут блокировать поверхность электродов, что приводит к изменению постоянной ячейки. Также важным элементом, которого следует избегать во время измерений, является эффект поляризации, возникающий на поверхности электродов, когда ток, протекающий между электродами, вызывает электролиз и, как следствие, частичную изоляцию поверхностей электродов. Во избежание эффекта поляризации можно использовать:
• измерения переменного тока с достаточно высокой частотой;
• четырех- или шестиэлектродные измерения с отдельными электродами тока и отдельными электродами для измерения потенциала;
• индуктивные или ёмкостные измерения, заключающиеся в соединении электролитического проводника и электрической измерительной цепи непроводящей средой.

Растущие требования к качеству ультрахчистой воде (например, для фармацевтики, биотехнологии) вынуждают постоянно повышать уровень мониторинга и надзора за процессом производства воды такого высокого качества. Одним из параметров, надзор за которым все чаще требуется, является содержание органического углерода TOC – Total Organic Carbon (Общий Органический Углерод). Содержание органического углерода TOC определяется по разнице общего содержания углерода TC и содержания неорганического углерода TIC по следующей формуле:

TOC = TC – TIC

Существует ряд измерительных устройств, анализаторов ТОС, позволяющих детально и очень точно определять значение параметра ТОС. К сожалению, эти устройства очень сложные, и их цена очень высока. Более того, существенным недостатком общедоступного оборудования в большинстве случаев является необходимость работы в автономном режиме, т.е. введение исследуемого образца в измерительную камеру и его анализ. С другой стороны, в процессе очистки и подготовки ультрачистой воды важно постоянно контролировать параметры получаемого продукта в режиме онлайн, чтобы немедленно реагировать на изменения (ухудшение) качества и вносить изменения (например, замену фильтрующих элементов).

Отдел исследований и разработок Hydrolab ведет интенсивную работу, направленную на разработку методов измерения параметра TOC, чтобы это стало возможным в режиме онлайн (в проточной воде).

Второй важный аспект – это миниатюризация и снижение производственных затрат на анализатор, что позволит включить его в состав линии по производству ультрачистой воды. Разрабатываемые анализаторы относятся к высокотехнологичным приборам класса высоких технологий, основанным на знаниях, не имеющим аналогов на мировом рынке. Их характерные особенности: миниатюризация, энергосберегающее питание, низкая стоимость и адаптация к непрерывному (в том числе телеметрическому) контролю.

Также прочитайте статью: Контроллеры.