על מנת להציג לנטר לבדוק ולבקר מערכות שונות ומגוונות בתעשייה ובכלל, אנו מודדים ומבקרים ערכים שונים ע"י מערכות מדידה ובקרה שונות וברמות דיוק שונים. כאשר אחד הערכים הינו מוליכות.
מהם מאפייני מדידת מוליכות ?
מדידת מוליכות (חשמלית) אלקטרוליטית של תמיסה מתארת את ההולכה החשמלית של התמיסה, הנובעת מריכוז המלחים המומסים שבה. נהוג להתייחס למוליכות חשמלית כמדד לסך המוצקים המומסים בתמיסה. כאשר ידוע הרכב המלחים בתמיסה, ניתן ונהוג להשתמש במדד המוליכות לצורך אומדן ריכוז המלחים בתמיסה זאת.
דוגמאות אופייניות לשימוש במדד המוליכות בתהליכי טיפול במים, שפכים או תמיסות אחרות הן:
- ניטור איכות מי שתייה. במדידת מוליכות חשמלית ניתן לאבחן שינוי במקורות המים השונים.
- בתעשיית המזון מוליכות בערכים גבוהים משמשת לבקרת ריכוז ומהילת כימיקלים במים בתהליכי CIP
- בתהליכי טיפול במי תשתיות תעשייתיים, כמו מי דוד קיטור ומי מערכות קירור, מוליכות משמשת כמדד ראשוני ועיקרי לצורך בקרת ריכוז מלחים בתהליך.
- בתהליכי טיפול בשפכים, משמשת מוליכות לבקרה על כניסת שפכים גולמיים לתהליך (כתמלחות), או לניטור איכות שפכים תעשייתיים לפני הזרמתם אל מחוץ למפעל.
- בקרה וניטור תהליך התפלת מים בשלבי תהליך שונים ובין דרגות תהליכי אוסמוזה הפוכה.
- בקרת תהליכי ייצור מים טהורים (Pure Water) ואולטרה טהורים (UltraPure Water) .
מוליכות נמדדת למעשה ע"י מדידה של התנגדות חשמלית והמרה לערך הופכי – מוליכות (Conductivity = 1/Resistivity).
מוליכות נמדדת ברחבי העולם ביחידות של סימנס למטר (Siemens/meter = S/m).
ערכים אופייניים למים חסרי מלחים הם מילי/מיקרו סימנס לסנטימטר microS/cm µS/cm, כגון:
מי שתייה הם כ- 500 עד כ- 1000 יחידות mS/cm
מים מליחים ותמלחות – מאלפי עד עשרות אלפי יחידות mS/cm.
הטמפרטורה של התמיסה משפיעה באופן משמעותי על מדידת המוליכות שלה. לכן, ברוב המקרים כדי לתת פיצוי לטמפרטורה תצויד אלקטרודת המוליכות באלקטרודת טמפרטורה ומשדר המוליכות יבצע תיקון למדידת המוליכות על פי ערכי הטמפרטורה הנמדדים באופן רציף.
גם במהלך כיול מערכת מדידת מוליכות יש להתייחס לטמפרטורת סטנדרט הכיול. במקרים בהם לא נדרש דיוק מדידה גבוה או כאשר טמפרטורת הנוזל אינה משתנה מעבר למעלות צלזיוס בודדות ניתן לוותר על פונקציית פיצוי הטמפרטורה הרציפה ובמקום זאת ניתן לכייל האלקטרודה בטמפרטורה האופיינית לתהליך או לבצע פיצוי טמפרטורה ידני.
אלקטרודות מוליכות קונדוקטיביות
אלקטרודת מוליכות קונדוקטיבית היא תא הכולל 2 אלקטרודות מתכתיות בעלות מבנה ומרחק מדויקים ביותר ביניהן. בין 2 האלקטרודות מבוצעת מדידת ההתנגדות החשמלית, כאשר בתווך – התמיסה הנמדדת (המים).
ככל שהמרחק והשטח בין האלקטרודות גדול יותר, הן בעלות "קבוע" גבוה יותר ומתאימות למדידת מוליכות גבוהה יותר. "קבוע 1" (C=1) מתאר שטח של 1 סמ"ר בין 2 האלקטרודות ומתאים למדידת מוליכות של מאות עד אלפים בודדים בלבד של µS/cm. קבועים קטנים יותר (C=0.01 או C=0.1) מתאימים למים בעלי מוליכות נמוכה עד מים חסרי מלחים.
מעבר לבחירת קבוע אלקטרודת המוליכות, יש חשיבות גם לחומרי המבנה של האלקטרודות עצמן ושל גוף האלקטרודות.
עבור תמיסות ומים בעלי מליחות גבוהה (בד"כ גבוהה מ- 3-5 mS/cm), נכון להשתמש במדידה אינדוקטיבית. כפי שתואר קודם, אלקטרודות מוליכות קונדוקטיביות הן מעין תא פתוח בו קיימות שתי 2 אלקטרודות מתכתיות, כאשר התמיסה הנמדדת מכילה ריכוז גבוה של מלחים, האלקטרודות המתכתיות "יתקפו" במהלך הזמן מריכוז המלחים הגבוה.
מהי אלקטרודת מוליכות אינדוקטיבית ?
אלקטרודת מוליכות אינדוקטיביות היא תא מדידה בעל גוף פלסטי יצוק ואטום (סגור לחלוטין) ובתוכו 2 סלילים. מתח חשמלי מוזן לסליל אחד, כתוצאה מכך- מושרה שדה מגנטי במרכז תא המדידה. כשהנוזל הזורם דרך תא המדידה מכיל מלחים מומסים שהם מוליכי חשמל, נוצר זרם בעוצמה יחסית לריכוז המלחים המומסים.
הסליל השני בתא המדידה, מודד את עוצמת הזרם שנוצר כאמור לעיל. טכניקת מדידה זאת אינה משתמשת כאמור באלקטרודות מתכתיות הבאות במגע עם הנוזל (כפי שנעשה בטכניקת המדידה קונדוקטיבית) ולכן טכניקה זו מתאימה למדידת מוליכות בנוזלים בעלי מוליכות בינונית עד גבוהה.
למדידת מוליכות בשפכים שהם בעלי ריכוז מוצקים לא מומסים גבוה יהיה נכון להשתמש באלקטרודת מוליכות אינדוקטיבית, היות ומוצקים שידבקו לאלקטרודה לא יפריעו בדרך כלל למדידה ההשראתית.
קיימים דגמים רבים של אלקטרודות מוליכות קונדוקטיביות ואינדוקטיביות:
- אלקטרודות מוליכות קונדוקטיביות עם או בלי רגש טמפרטורה מובנה.
- אלקטרודות לשימוש בתהליכי טיפול וניטור מי שתייה.
- אלקטרודות מיוחדות למים אולטרה נקייםUltraPure Water
- אלקטרודות בעלות מבנה קומפקטי המתאימות להתקנה בתוך קווי תהליך בעלי קוטר קטן.
- אלקטרודות בעלות קבועים מדויקים ובעלי תעודות/אישורים לפי סטנדרטים בינלאומיים.
- אלקטרודות בעלות חומרי מבנה מיוחדים כמו טיטניום.
- אלקטרודות אינדוקטיביות במגוון חומרי מבנה המיועדות למים ולשפכים או לתהליכים המכילים תמיסות מהולות של חומצות או בסיסים בטמפרטורות של עד 200°C.
