Меню

Вода из озера проводник электричества

Электропроводность воды

В отдельных отраслях применяются исключительно жесткие требования к качеству водоподготовки. В частности, в микроэлектронике и фармацевтике одним из важнейших показателей является электропроводность воды. Способность специально подготовленной жидкости проводить ток и величина удельного сопротивления сказывается на эффективности некоторых технологических процессов.

Физическое свойство вода — проводимость регламентируются для таких отраслей требованиями действующих нормативных документов. В статье рассматриваются основные факторы определяющие уровень ее сопротивления, единицы, методы и приборы для измерений. Читателю предлагается обзор наиболее эффективных способов снижения означенных показателей с использованием профессионального оборудования.

Что такое электропроводность воды

Самая распространенная жидкость на Земле обладает способностью проводить постоянный или переменный ток.

Электропроводности воды — это количественная характеристика этого ее свойства, которое определяется наличием заряженных частиц — положительных и отрицательных ионов. К последним относятся химические элементы, входящие в состав следующих органических и неорганических соединений:

  • Щелочи.
  • Соли щелочноземельных и других металлов, прежде всего хлориды и сульфиды (сульфаты).
  • Карбонаты.

Этот показатель тем выше, чем больше в жидкости находится положительно заряженных ионов — катионов и отрицательных — ионов. Т.е. электропроводность напрямую связана с солесодержанием воды. Удельная электропроводность воды находится в обратной зависимости с сопротивлением воды и определяется для объема жидкости, который находится в промежутке между двумя электронами площадью в 1 см2. Последние при этом располагаются на расстоянии в 1 см друг от друга.

Нормы электропроводимости природной воды

В Российской федерации требования к параметрам качества водоподготовки регламентируются государственными стандартами и другими документами. Удельные показатели электрической проводимости воды различного назначения устанавливаются следующими нормативно-правовыми актами в зависимости от степени чистоты:

  1. ГОСТ 52501-2005. Для проведения лабораторных анализов — не более 0,1 и 1,0 мкСм/см для первой и второй степени соответственно.
  2. ГОСТ 6709-97. Для дистиллированной воды — менее 5*10-4 См/см.
  3. ФС 2.2.20020.15. Вода очищенная фармацевтического назначения — не выше 4,3 мкСм/см.
  4. ФС 2.2.0019.15. Вода для приготовления лекарственных растворов и проведения инъекций.

Жесткие технологические нормы электропроводности для воды установлены на предприятиях, выпускающих компоненты для микроэлектроники. Качество жидкости используемых в производственных процессах контролируется специализированными лабораториями и использованием сложных приборов по утвержденным методикам.

Показатели электропроводности: основные факторы

В природных водоемах содержится множество растворимых примесей неорганического происхождения. Они и определяют основные физические свойства вода, и в том числе электропроводность. Величина последней находится в прямой зависимости от ряда факторов:

  1. Концентрации заряженных частиц.
  2. Состава и природы ионов.
  3. Температуры жидкости.

Наибольшее влияние на электропроводность воды оказывают соли жесткости, точнее катионы натрия (Na + ), калия (K + ) и кальция (Ca 2+ ), также анионы хлора (Cl — ) и кислотных групп (SO 4 2- и HCO 3 — ). Наличие в жидкости ионов двух- и трехвалентного железа (Fe 2+ , Fe 3+ ), а также марганца (Mn 2+ ) и алюминия (Al 3+ ) в незначительных концентрациях практически не сказывается на удельном сопротивлении.

При повышении температуры электропроводность воды существенной возрастает по причине роста скорости ионов, снижения их сольватированности и уменьшения показателей вязкости. При этом рост проводимости, связанный с увеличением концентрации катионов и анионов, наблюдается только до определенного предела. Достигнув максимума, она начинается уменьшаться, что обусловлено усилением взаимодействия заряженных частиц между собой и снижением степени диссоциации.

Определение показателей электропроводности воды

Уровень сопротивления жидкости электрическому току измеряется при помощи специальных приборов. Для количественного определения уровня электропроводности воды используются единицы измерения, установленные международной системой СИ. Применение унифицированных методов и стандартов в этой сфере упрощает лабораторные исследования и понимание получаемых результатов.

Единицы измерения

В нашей стране для измерения проводимости воды используются специальная единица — См/м (Сименс на метр). Она соотносится с удельным сопротивлением как 1 См/м= 1/1 Ом/м. При этом описываемый показатель для природной воды составляет:

  • Для пресных рек: от 50 до 1500*10 -6 См/м.
  • Для дистиллированной воды: от 0,5 до 5*10 -6 См/м.
  • Для ультрачистой деионизированной: от 0,1 до 0,2*10 -6 См/м.

Для удобства в качестве единицы электропроводности воды используют производную, которая составляет одну десятитысячную от основной и записывается как мкСм/см.

Удельное сопротивление жидкости определяется в значительной мере уровнем минерализации. В США для измерения проводимости воды вместо мкСм/см используют величину TDS, указывающую на содержание растворимых солей. Этот показатель рассчитывается в частях на миллион и записывается как ppm. Для перевода этой единицы в международную используется корректирующий коэффициент.

Читайте также:  Назовите источники загрязнения озера байкал

Методы измерений и используемые приборы

В нашей стране удельная проводимость и водородный показатель жидкости определяются электрометрическим способом. Для того чтобы точно рассчитать электропроводность воды специалисты пользуются методикой, установленной РД 52.24.495-2005. Действие этого документа распространятся на поверхностные источники водоснабжения и стоки.

Для измерения электропроводности воды применяется откалиброванный кондуктометр с электродами из нержавеющей стали. Для калибровки прибора используется стандартный раствор с показателем не менее 1500 мкСм/см, при этом отклонение от номинала не должно превышать 2%.

В ходе измерений удельной электропроводности воды фиксируется ее температура, а искомая величина определяется при помощи специальных таблиц. В случае если используются приборы с температурной компенсацией, то на экране сразу же появляется истинное значение, что существенно упрощает процесс.

Снижение электропроводимости воды: профессиональные методы

Современные системы водоподготовки обеспечивают требуемые показатели качества. Для того чтобы уменьшить электропроводность воды в таких установках используются следующие методы очистки:

  • обратный осмос;
  • электродеионизация;
  • ионный обмен.

Перечисленные технологии различаются по уровню эффективности и технико-экономическим параметрам. Выбор того или иного метода осуществляется с учетом показателей проводимости воды, необходимых заказчику. Рассмотрим подробнее возможности и особенности каждого из представленных способов.

Обратный осмос

Суть метода состоит в использовании полупроницаемых мембран для получения пермеата высокой очистки. В процессе обратного осмоса проводимость воды существенно уменьшается по причине ее глубокой деминерализации. Современные промышленные установки обратного осмоса отделяют до 99,9% всех примесей, в том числе и солей жесткости. Такие системы отличаются производительностью до 1000 л/ч.

Показатели электропроводности осмотической воды в зависимости от модели используемой установки колеблется в пределах от 0,1 до 5 мкСм/см. Пермеат без дополнительной обработки относиться к первой степени очистки, и может использоваться в медицине, фармацевтике и других высокотехнологичных отраслях промышленного производства. Обратноосмотические установки в настоящее время являются основными источниками очищенной воды.

Электродеионизация

В настоящее время разрабатываются и внедряются технологии глубокой очистки жидкостей от солей. Необходимые физические свойства воды, в том числе электропроводность на уровне 0,055 мкСм/см, обеспечивает метод электродеионизации. Водоподготовка с его использованием проводится в три этапа:

  1. Электродиализ. Удаление катионов и анионов из воды осуществляется при помощи конселективных мембран, которые располагаются перед электродами. К ним прикладывается постоянное напряжение, обеспечивающее движение заряженных частиц.
  2. Ионный обмен. Для ускорения процесса в камеру закладывается состав из специальных высокомолекулярных смол, состоящих из катионитов и анионитов. Полимеры имеют пористую структуру и поглощают заряженные частицы и замещают их.
  3. Регенерация. Под действием постоянного тока происходит диссоциация молекул воды, и образующиеся при этом ионы обеспечивает восстановление обменных свойств заполнителя.

Очищенная и деионизированная вода обладает крайне низкой проводимостью, что позволяет ее использовать в качестве растворителей для лекарственных препаратов. Промышленные установки электродеионизации имеют высокую производительность и могут использоваться на предприятиях теплоэнергетики.

Ионный обмен

Данная технология обеспечивает эффективное удаление заряженных частиц из жидкости при сравнительно небольших затратах. Значительное снижение ионной проводимости воды достигается за счет использования специальных веществ: ионитов или катионитов. Они выпускаются в виде заполнителей для ионообменных систем — фильтров смешанного действия.

Иониты производятся на основе сетчатых полимеров, которые имеют микропористую или сетчатую структуру. Материал имеет ковалентную связь с ионогенными группами, которые в процессе диссоциации образуют пару из свободного и фиксированного иона с противоположным зарядом. Последний закреплен на полимере.

В результате ионообменного процесса заметно снижается электропроводность воды и уровень ее минерализации. Заряженные частицы из жидкости диффундируют вначале к поверхности, а затем и внутрь сорбента. Со временем способность засыпки поглощать ионы из жидкости снижается и для ее восстановления проводится регенерация с использованием рабочих растворов.

Удельная электрическая проводимость в воде

Компания Diasel Engineering предлагает эффективные технические решения по уменьшению удельной электрической проводимости воды. Предприятие осуществляет поставки оборудования систем обратного осмоса, электродеионизации и ионного обмена. Наши специалисты выполняют монтаж установок водоподготовки, необходимые пусконаладочные работы и обеспечивают их техническое обслуживание.

Снижение электропроводности воды до требуемых показателей — задача исключительно сложная и для ее решения необходимо привлечение профессионалов. ООО «НПК «Диасел» приглашает к сотрудничеству предприятия, нуждающиеся в установках глубокой очистки. Комплексное решение проблем водоподготовки — наша основная специализация.

Источник

Какая вода не проводит электричество и почему

Мы привыкли считать, что вода прекрасно проводит электрический ток. Но это не совсем верное утверждение. Что в нем не так, и есть ли такая вода, что является диэлектриком? Будем разбираться!

Читайте также:  Сормовский парк озеро лебединое озеро

Вода — проводник…

Вода часто задает загадки исследователям, это одна из самых таинственных жидкостей на планете. Даже, казалось бы, простой вопрос о ее проводимости оказывается совсем неоднозначным.

Вода прекрасно проводит электричество. Это аксиома, об этом знают многие. Нас часто предупреждают, что плавать в открытых водоемах в грозу нельзя, что не стоит трогать включенные бытовые приборы влажными руками.

… и диэлектрик

Но оказалось, что проводником является вовсе не вода сама по себе, а те примеси, что в ней практически всегда присутствуют. Что абсолютно точно: вода является универсальным растворителем, поэтому в ней всегда есть какие-то взвеси или хорошо растворенные примеси. В том числе, ионы минеральных солей, которые как раз и проводят ток.

Очистить живительную жидкость, сделать ее дистиллированной можно, такие способы существуют. И тогда она становится диэлектриком, то есть, практически не пропускает через себя ток.

Чистота — понятие временное

Дистиллированную воду мы можем увидеть и приобрести в некоторых торговых точках и в аптечных заведениях. Ее применяют при выработке некоторых видов продукции, она нужна в медицине, например, для разведения порошковых лекарств, применяемых для инъекций; и в других отраслях человеческой деятельности.

Вот только, если мы приобрели какой-то объем такой очищенной воды, она не будет долго оставаться стерильной. Соответственно, и диэлектриком она не будет всегда. Снова вступят в права ее свойства растворимости, она впитает в себя газы из воздуха, частички веществ со стенок сосудов и пр.

neuroart

  • neuroart
  • Новости науки
  • 2020-10-21
  • 2 199

Источник

Отвечаем на вопрос: проводит ли электрический ток дистиллированная вода?

Поскольку в дистиллированной воде практически отсутствуют различные примеси и вещества, то считается, что она не проводит ток.

Дистиллят также не является его проводником по ряду других причин. Все это обусловлено такими показателями дистиллированной воды, как удельная электрическая проводимость и диэлектрическая проницаемость.

Попробуем разобраться, проводит ли ток дистиллированная вода.

Содержание

  1. Проводит электричество или нет?
  2. Почему не передает?
  3. Показатели растворов, влияющие на их электропроводимость
  4. Удельная электропроводность
  5. Диэлектрическая проницаемость
  6. Передатчиком или диэлектриком выступает дистиллят?
  7. Заключение

Проводит электричество или нет?

Теоретически дистиллированная вода не относится к числу веществ, проводящих электроток. В идеально чистой жидкой среде отсутствуют минеральные соли и дополнительные примеси.

В ней практически нет свободных ионов. В такой среде отсутствуют подходящие условия для их взаимодействия.

На практике из водного раствора не удается полностью удалить все соли и примеси. Их концентрация в ней существенно ниже, чем в обычной воде.

Но такая очищенная среда все равно содержит в себе некоторое количество веществ, которые могут передавать электричество. Такая жидкая среда может быть слабым проводником.

Почему не передает?

Очищенные растворы не являются передатчиками электричества по следующим причинам:

  • в них нет растворенных солей или их уровень низкий;
  • не имеют в своем составе заряженных ионов;
  • в них не присутствуют прочие вещества, способные выступать посредниками при передаче электрических разрядов.

Электропроводность повышается благодаря присутствию в воде примесей и солей. А поскольку в дистилляте их практически нет, то сами по себе водные молекулы ток провести не смогут.

Показатели растворов, влияющие на их электропроводимость

На возможность проведения электрических разрядов очищенными смесями оказывают влияние два значения. Первое из них – удельная электропроводность.

Она позволяет выяснить, насколько жидкая субстанция способна пропускать электроток. Для этого на нее воздействуют электрополем.

Второй показатель – диэлектрическая проницаемость. Она дает представление о том, насколько жидкость слабо проводит электроток.

Удельная электропроводность

Для дистиллированных составов установлено ее специальное значение. Если они соответствуют ему, то признаются дистиллятами.

Удельная электропроводимость для стерильной H2O зафиксирована ГОСТом 6709-72. Ее оптимальная величина составляет 0,5 мСименс/м.

Это очень маленький коэффициент. При таком уровне состав практически не может пропускать электроток.

Также играет роль температура среды. Для дистиллята оптимальным будет показатель в 0,5 мСименс/м при его температуре в 200С. Если значение электропроводности будет больше, то вода уже не будет считаться дистиллированной.

Удельная электропроводимость в 0,5 мСименс/м является нормой для данного типа воды.

Диэлектрическая проницаемость

Данный коэффициент позволяет охарактеризовать то, каковы электрические свойства дистиллята. Он дает представление о том, насколько хорошо дистиллированные составы изолируют токовые частицы.

Читайте также:  Крупнейшие озера европы по объему

При этом коэффициент будет уменьшаться вместе с нагреванием жидкости. При кипении показатель уже составляет 55. То есть вместе с нагреванием вода начнет лучше отдавать электроток. Коэффициент падает в два раза, если воду нагреть до 2000С. Значение составит уже порядка 34,5.

Передатчиком или диэлектриком выступает дистиллят?

Поскольку у раствора низкая величина электропроводности и достаточно высокий уровень изолирующей проницаемости, то он является диэлектриком.

То есть такая смесь плохо отдает электроток или совсем его не проводит.

На то, что жидкость считается диэлектриком, влияет отсутствие в ней солей. Именно они улучшают проводимость.

Нехватка солей сопряжена с отсутствием в растворах свободных ионов. Они не могут передавать разряды. А сами молекулы считаются слабыми проводниками.

Много полезной и важной информации о дистиллированной воде найдете в этом разделе.

Заключение

Дистиллированная вода в целом не передает ток. Это обусловлено дефицитом в ней солей и иных примесей, которые могут выступать его хорошими проводниками. В связи с этим в стерильных смесях отсутствуют свободные ионы.

При этом плохим проводником будет только идеально чистая среда. Домашняя очищенная вода даже после очистки все равно будет иметь в составе соли. Из-за этого она может слабо пропускать токи.

Источник



Как на самом деле вода проводит электричествов закладки 1

Всем известно, что вода – отличный проводник электрического тока. По этой причине, например, крайне не рекомендуется использовать электрические приборы вблизи источников воды и не купаться в водоемах во время грозы. Однако несмотря на относительную простоту этого правила, до сих пор никто не мог точно объяснить, как молекулы воды способны передавать между собой протоны во время этого процесса проводимости.

Группа исследователей из Йельского университета под руководством профессора химии Марка Джонсона впервые смогла запечатлеть с помощью спектроскопического анализа процесс передачи электронов, происходящий в молекулах воды. Сам процесс передачи носит название «механизма Гротгуса» (был впервые предсказан немецким химиком Теодором фон Гротгусом) и мучает умы ученых уже более 200 лет.

«Этот фундаментальный химический и биологический процесс не имел точного обоснования и объяснения», — говорит исследователь Энни Маккой из Вашингтонского университета.

Годы изучения химии воды на молекулярном уровне все-таки привели к нужному открытию. В рамках исследования ученые смогли заморозить молекулы воды в тот момент, когда они находились в своих переходных состояниях, что позволило исследователям в деталях изучить структурные изменения, происходящие в рамках механизма Гротгуса. В своей работе они применяли молекулы «тяжелой воды» (оксид дейтерия), которые очень резко замораживались до температуры близкой к абсолютному нулю (-273,15 градуса Цельсия).

Многие годы именно это изображение было самым детальным представлением нашего понимания о том, как происходит этот процесс. Несмотря на то, что ученые прекрасно понимали, как этот механизм работает на практике, они не имели возможности визуально и в деталях убедиться в этом.

Как указывает журнал Science, результаты исследования носят революционный характер. Последние 200 лет ученые пытались найти экспериментальный способ, чтобы проследить за структурными изменениями в молекулах воды, когда те проводят электричество. Задача оказалась крайней сложной. В последние годы исследователи пытались осуществить мониторинг процесса с помощью инфракрасного сканирования. Результаты оказались очень некачественными. Снимки были очень расплывчатыми и не давали четкого представления о происходящем процессе.

«Расплывчатость оказалась настолько сильной, что даже не позволила определить связь между цветом и структурой», — объясняет Джонсон.

Но стоило только ученым применить метод мгновенной заморозки, результаты оказались ошеломительными.

«Мы фактически открыли Розеттский камень, который показал нам структурную информацию во всех деталях и цвете. Мы смогли выявить последовательность определенных деформаций, сменяющихся, как кадры в фильме. Это даст нам новое представление о воде и ее проводящих свойствах, так как феномен является частью множества химических реакций на Земле», — говорит Джонсон.

«Теперь у нас есть утраченное звено, дающее нам представление о более полной картине: как протоны двигаются через молекулы воды», — говорит Маккой.

Кроме того, техника, которую использовали ученые для открытия, также является в некоторой степени революционной. Она также позволяет нам заглянуть в другие свойства воды вроде недавно обнаруженной возможности воды превращаться в лед, даже при температурах выше кипения.

Источник

Adblock
detector