Woda demineralizowana 2 mikrosimens - zastosowanie i właściwości
- Szczegóły
Każdy, kto kiedykolwiek zmagał się z wyborem odpowiedniego systemu uzdatniania wody, z pewnością spotkał się z pojęciami takimi jak przewodność wody oraz jej twardość. Przewodność elektrolityczna, często mylona z przewodnością elektryczną, jest kluczowym wskaźnikiem stopnia mineralizacji wody. Pozwala ona na ocenę obecności rozpuszczonych soli mineralnych, które mają zdolność przewodzenia prądu elektrycznego.
Przewodność elektrolityczna wody - definicja i pomiar
Przewodność elektrolityczna właściwa wody, zwana również przewodnością elektryczną wody lub konduktancją wody, określa zdolność wody do przewodzenia prądu elektrycznego. Jest to miara zdolności wody do przewodzenia energii elektrycznej, oznaczana dla przybliżonej oceny stopnia mineralizacji wody i jej zanieczyszczenia.
Przewodność elektryczna umożliwia ocenę stopnia mineralizacji wody, czyli stopnia jej zasolenia. Przewodność elektryczna wody wzrasta wraz ze wzrostem zawartości rozpuszczonych w niej jonów (kationów i anionów). Woda zawierająca małą ilość rozpuszczonych jonów wykazuje małą przewodność elektryczną; woda morska o dużym zasoleniu i dużej ilości rozpuszczonych jonów, bardzo dobrze przewodzi prąd elektryczny.
Przewodność elektryczna wiąże się także z twardością wody - im woda jest bardziej twarda, czyli im większa ilość kationów wapnia Ca²⁺ i magnezu Mg²⁺ jest rozpuszczona w wodzie, tym większa jest jej przewodność elektryczna.
Pomiar przewodności elektrolitycznej wody wykonuje się również, aby oszacować całkowitą ilość soli rozpuszczonych w wodzie (TDS - total dissolved solids), która tak jak wartość przewodności określa stopień zanieczyszczenia wody. Przeliczenie wartości otrzymanej przewodności elektrolitycznej wody do TDS zależy od składu chemicznego badanej próbki (wynik w μS/cm mnoży się przez wartość wynoszącą od 0,54 do 0,96). Przeważnie przyjmuje się założenie, że rozpuszczoną substancją jest chlorek sodu (NaCl) - przewodność o wartości 1 μS/cm równoważna jest ilości ok. 0,64 mg NaCl/kg wody.
Przeczytaj także: Gdzie kupić wodę destylowaną?
Przewodność elektrolityczna wody zależy od stopnia jej zanieczyszczenia - zwiększa się wraz ze wzrostem ilości obecnych w wodzie zanieczyszczeń. Woda czysta praktycznie nie przewodzi prądu elektrycznego.
Przewodność elektrolityczna wody zależy także od temperatury. Wzrost temperatury o 1°C powoduje zwiększenie ruchliwości jonów, co skutkuje wzrostem przewodnictwa o ok. 2% w przypadku wody wodociągowej i ok. 6% dla wody o wysokim stopniu czystości.
Przyrządem do pomiaru przewodności elektrolitycznej wody jest konduktometr (miernik konduktancji). Pomiar zdolności wody do przewodzenia energii elektrycznej polega na określaniu oporności elektrolitycznej wody (rezystywności) między dwoma jednakowymi elektrodami umieszczonymi w stałej odległości od siebie.
Zmienne napięcie elektryczne wywołuje ruch jonów rozpuszczonych w wodzie pomiędzy elektrodami. Im więcej jonów znajduje się w wodzie, tym większa jest wartość prądu przepływającego pomiędzy elektrodami.
Przewodność elektrolityczna różnych typów wody:
- 0,05 - 0,15 μS/cm - dla wody zasilającej kotły wysokociśnieniowe
- 0,1 - 10 μS/cm - dla wody całkowicie dejonizowanej
- 1 - 10 µS/cm - dla wody dejonizowanej
- 100 - 1000 μS/cm - dla wody pitnej i wód powierzchniowych
- 1000 - 10000 μS/cm (1 - 10 mS/cm) - dla wody zanieczyszczonej (ścieków)
- 100 - 10000 μS/cm (0,1 - 10 mS/cm) - dla wody słonej (morskiej)
- 1 - 100 mS/cm - dla wody przemysłowej
- 100 - 1000 mS/cm - dla stężonych kwasów i zasad
Woda demineralizowana - charakterystyka
Woda demineralizowana to szczególny rodzaj wody, który poddawany jest procesowi dejonizacji w celu usunięcia wszelkich jonów i zanieczyszczeń mineralnych. W efekcie otrzymujemy ciecz pozbawioną substancji rozpuszczonych, takich jak sole mineralne, metale ciężkie, jony wapnia, magnezu czy żelaza. Dzięki temu woda dejonizowana staje się chemicznie czysta, co znajduje odzwierciedlenie w jej unikalnych właściwościach fizykochemicznych.
Przeczytaj także: Inwestycje w Jakość Wody w Proszówkach
Cechą charakterystyczną wody dejonizowanej jest jej bardzo niska przewodność elektryczna, często bliska zeru. Wynika to z braku rozpuszczonych jonów, które w normalnych warunkach umożliwiają przewodzenie prądu elektrycznego. Woda ta ma również neutralne pH, co sprawia, że nie wywołuje reakcji chemicznych w kontakcie z innymi substancjami.
Choć zarówno woda dejonizowana, jak i destylowana są uznawane za chemicznie czyste, istnieją istotne różnice między tymi dwiema kategoriami. Woda destylowana powstaje w wyniku destylacji, czyli procesu odparowania i skraplania cieczy, co pozwala na usunięcie większości zanieczyszczeń, ale nie wszystkich jonów. Woda dejonizowana jest pozbawiona wszelkich jonów, dzięki czemu jej czystość jest wyższa niż wody destylowanej.
Proces dejonizacji eliminuje praktycznie wszystkie rozpuszczone substancje chemiczne, co sprawia, że przewodność elektryczna wody dejonizowanej jest niemal zerowa, podczas gdy woda destylowana wykazuje nieco wyższe wartości.
Woda demineralizowana jest pozbawiona niemalże w 100% wszelkich zanieczyszczeń. Wolna jest od bakterii, niebezpiecznych wirusów, metali ciężkich i innych szkodliwych substancji.
Proces dejonizacji wody
Dejonizacja to proces oparty na technologii wymiany jonowej, który odbywa się przy użyciu specjalnych żywic jonowymiennych. Woda surowa, czyli woda pozyskana ze źródła naturalnego lub wodociągowego, przepływa przez kolumny wypełnione żywicami, które selektywnie usuwają jony rozpuszczone w wodzie.
Przeczytaj także: Woda mineralna Józef: Zalety
Pierwszym etapem procesu jest przepływ wody przez żywicę kationową, która zatrzymuje wszystkie dodatnie jony obecne w wodzie, takie jak: wapń (Ca²⁺), magnez (Mg²⁺), sód (Na⁺) i potas (K⁺). Następnie woda przepływa przez żywicę anionową, która wiąże jony ujemne, takie jak chlorki (Cl⁻), siarczany (SO₄²⁻), azotany (NO₃⁻) oraz węglany (CO₃²⁻).
Zaawansowane systemy dejonizacji wykorzystują również mieszane żywice, które łączą funkcje usuwania kationów i anionów w jednym cyklu. W końcowej fazie produkcji woda jest poddawana stałemu monitorowaniu pod kątem przewodności elektrycznej oraz poziomu pH. Przewodność wody dejonizowanej powinna wynosić niemal 0 μS/cm, co oznacza, że ciecz jest wolna od wszelkich zanieczyszczeń jonowych.
Właściwości wody dejonizowanej
Woda dejonizowana to wyjątkowy produkt chemiczny, który wyróżnia się szeregiem unikalnych właściwości fizycznych, chemicznych i mikrobiologicznych. Jej wyjątkowa czystość oraz neutralność chemiczna sprawiają, że znajduje szerokie zastosowanie w przemyśle, medycynie, nauce oraz codziennym życiu. Właściwości te wynikają bezpośrednio z procesu dejonizacji, który usuwa wszelkie rozpuszczone w wodzie jony, minerały i zanieczyszczenia.
Najważniejszą właściwością wody dejonizowanej jest jej czystość chemiczna. Dzięki zastosowaniu procesu wymiany jonowej woda jest całkowicie wolna od soli mineralnych, metali ciężkich oraz innych niepożądanych składników chemicznych.
Woda dejonizowana charakteryzuje się również neutralnym odczynem pH, co oznacza, że nie jest ani kwaśna, ani zasadowa. Ta właściwość czyni ją bezpieczną w kontaktach z delikatnymi materiałami, takimi jak metale, szkło czy tworzywa sztuczne.
Woda dejonizowana jest znana z bardzo niskiej przewodności elektrycznej, która w idealnych warunkach wynosi mniej niż 1 µS/cm (mikrosimens na centymetr). Dzięki tej właściwości woda dejonizowana jest szeroko stosowana w przemyśle elektronicznym, gdzie wymagana jest absolutna czystość i brak przewodzenia prądu przez wodę używaną do mycia, płukania i chłodzenia elementów elektronicznych.
Woda dejonizowana jest chemicznie neutralna, co oznacza, że nie wchodzi w reakcje chemiczne z większością substancji, z którymi ma kontakt. Dzięki swojej neutralności jest idealnym składnikiem do produkcji leków, kosmetyków, suplementów diety oraz produktów higienicznych.
Jedną z najbardziej praktycznych właściwości wody dejonizowanej jest brak osadów mineralnych, które mogłyby tworzyć kamień w instalacjach i urządzeniach technicznych. Eliminacja minerałów zmniejsza ryzyko powstawania kamienia kotłowego i osadów wapiennych, które mogą prowadzić do awarii urządzeń i kosztownych napraw.
Proces dejonizacji nie tylko eliminuje jony i minerały, ale także skutecznie usuwa mikroorganizmy, takie jak bakterie, wirusy i grzyby.
Woda dejonizowana jest odporna na zmiany temperatury, wilgotności i promieniowania UV, co sprawia, że jest produktem o wysokiej stabilności chemicznej. Jest również odporna na działanie wielu substancji chemicznych, co sprawia, że jest niezastąpiona w procesach produkcyjnych wymagających stabilnych warunków technologicznych.
Zastosowanie praktyczne pomiaru przewodności elektrolitycznej wody
Pomiar przewodności elektrolitycznej właściwej wody z użyciem konduktometrów jest używany do oznaczania zawartości jonów w badanej próbce oraz badania stopnia jej zanieczyszczenia. Ma to zastosowanie praktyczne w monitorowaniu jakości wód chemicznych, gruntowych, powierzchniowych, głębinowych, w oczyszczalniach ścieków, wody używanej w szpitalach oraz wody mineralnej i wody pitnej (wodociągowej). Pomiar ten nie uwzględnia związków chemicznych nieprzewodzących prądu elektrycznego.
Konduktometry służą także do badania jakości wody używanej w procesach produkcyjnych, takich jak przemysł spożywczy (np. produkcja soków), przemysł piwowarski, farmaceutyczny, kosmetyczny oraz w produkcji farb i lakierów.
Pomiar przewodności elektrolitycznej wody nie jest wyłącznie metodą wykrywania obecności jonów rozpuszczonych w danej próbce wody, można go również wykorzystywać do oznaczania całkowitej ilości soli rozpuszczonych w wodzie (TDS), jeżeli znany jest skład wody oraz jej przewodność.
Oznaczanie TDS jest wykorzystywane w monitorowaniu stopnia osadzania się kamienia w rurach, zaworach i filtrach w akwariach, na basenach oraz systemach uzdatniania wody. TDS jest uważany także za jeden z najlepszych wskaźników dostępności składników odżywczych dla roślin z upraw hydroponicznych (bezglebowej uprawy roślin na pożywce wodnej).
Woda demineralizowana w różnych normach i zastosowaniach
Typowo woda demineralizowana posiada przewodność poniżej 5 µS/cm jednak może też mieć przewodność poniżej 1 µS/cm. Przewodność wody demineralizowanej można w łatwy sposób zmierzyć za pomocą konduktometru elektronicznego. Dostępne są urządzenia do pomiaru wyłącznie wody ultraczystej dzięki czemu pomiar jest bardzo precyzyjny.
Należy dodać, że przewodność silnie zależy od temperatury wody. Zgodnie z normami przewodność wody demineralizowanej podaje się dla temperatury 25°C. Mierniki elektroniczne potrafią skompensować pomiar i podać wynik dla tej temperatury.
Nie ma jednej konkretnej normy definiującej parametry wody demineralizowanej. Parametry definiujące parametry wody oczyszczonej lub ultraczystej występują w kilku normach dotyczących różnych branż. Wodę stosowaną w laboratoriach definiuje norma PN-EN-ISO 3696:1999.
Aby zapewnić odpowiednie warunki chemiczne należy przeprowadzać okresową kontrolę parametrów jakościowych wody demineralizowanej. Są to takie parametry jak przewodność właściwa, przewodność kwasowa, wartość pH, twardość czy zawartość tlenu. Częstotliwość badań określa wytwórca pieca.
Norma VGB-M 407 stawia wodzie demineralizowanej bardzo wysokie wymagania. Dotyczy wody do bardzo precyzyjnych prac laboratoryjnych. Wodę demineralizowaną ultra czystą można osiągnąć poprzez kilkukrotną demineralizację i dejonizację.
Przykłady zastosowań wody demineralizowanej:
- Woda do ogólnego laboratoryjnego zastosowania, używana w większości „mokrych” prac chemicznych oraz do przygotowywania roztworów odczynników. Zaleca się otrzymywanie jej na przykład przez pojedynczą destylację, dejonizację lub odwróconą osmozę.
- Woda o bardzo małej zawartości zanieczyszczeń nieorganicznych, organicznych i koloidalnych, odpowiednia do zastosowań analitycznych o dużej czułości, w tym spektrometrii absorpcyjnej atomowej (AAS) i do oznaczania składników występujących w ilościach śladowych.
- Woda właściwie pozbawiona zanieczyszczeń rozpuszczonych lub koloidalnych jonowych i organicznych, spełniająca najostrzejsze wymagania analityczne, w tym wymagania wysokosprawnej chromatografii cieczowej. Nadaje się do badan analitycznych najwyższej czułości.
- W przemyśle kosmetycznym woda dejonizowana jest głównym składnikiem preparatów pielęgnacyjnych, takich jak kremy, toniki, szampony, płyny micelarne czy emulsje do skóry.
| Typ wody | Przewodność elektrolityczna (μS/cm) |
|---|---|
| Woda zasilająca kotły wysokociśnieniowe | 0,05 - 0,15 |
| Woda całkowicie dejonizowana | 0,1 - 10 |
| Woda dejonizowana | 1 - 10 |
| Woda pitna i wody powierzchniowe | 100 - 1000 |
| Woda zanieczyszczona (ścieki) | 1000 - 10000 |
| Woda słona (morska) | 100 - 10000 |
tags: #woda #demineralizowana #2 #mikrosimens #zastosowanie
