Måling af ledningsevne I rent og ultrarent vand

Anvendelse af ledningsevne Mest anvendt til kvalitets kontrol

• Overvågning af renhed på vand til processen

• Kontrol af vand i processen

• Kontrol af drikkevand

• Kontrol/overvågning af spildevand

Fordel:

Høj driftsikker og følsomhed til en relativ lille omkostning

Begrænsning:

Målingen kan ikke anvendes til at afdække enkelte komponenter, giver kun et samlet resultat

Hvad er ledningsevne?

En opløsnings evne til at lede elektrisk er afhængig af:

• Koncentration • Mobiliteten af ioner • Temperatur

En opløsnings evne til at lede elektrisk …...

Hvad er en ledende opløsning?

Svage elektrolytter.

Stærke elektrolytter.

Ledningsevne måles normalt i vandige opløsninger af elektrolytter. Elektrolytter er substanser der indeholder ioner, opløste salte eller sammensætninger der går i ionform i en opløsning.

Definering af termer I Modstand. R = U / I [Ω] (Ohm) U = R • I U = Spænding [V] (Volt) I = Strøm [A] (Ampere) R = Modstand [Ω] (Ohm)

Konduktans. G = 1 / R [S] (Siemens)

Celle konstant. C = d / a [cm-1] C = Celle konstant [cm-1] d = Afstand mellem elektroder [cm] a = Effektive areal af elektroder [cm2]

Definering af termer II

Ledningsevne. k= G • C [S/cm]

k = Ledningsevne [S/cm] G = Konduktans [S] C = Celle konstant [cm-1]

Reference temperatur. Ledningsevne udlæsninger har ofte reference til en specifik temperatur. Typisk 20°C eller 25°C

Automatisk temperatur kompensering. Målesystemet anvender algoritmer for automatisk konvertering af ledningsevnen til en reference temperatur.

Cellens opbygning I • En areal forøgelse (a) medfører et forøget antal ioner mellem elektroderne, hvilket vil give en forøget ledningsevne. • En forøget afstand (d) mellem elektroderne vil resultere i en lavere ledningsevne .

C = d / a [cm-1]

C = Celle konstant [cm-1]

d = Afstand mellem elektroder [cm]

a = Effektive areal af elektroder [cm2]

d

Cellekonstanten

a

Cellens opbygning II

Plade Rør Punkt

Temperaturens indflydelse I

Ledningsevne måling er temperatur-afhængig !!

Konentration

NaCl.

Temperaturens indflydelse II

Indlagt korrektions funktioner i udstyr. f 25(T) for bedste kurve fit. HUSK… Korrektionen er afhængig af opløsningens kemiske sammensætning og koncentration.

Ledningsevne kontra koncentration v. 25°C

NaCl

Temperatur kompensering Reference temperatur. Korrekt kompenserings funktion. Syrer : 1.0 - 1.6 %/°C Baser : 1.8 - 2.2 %/°C Salte : 2.2 - 3.0 %/°C Drikke vand: 2.0 %/°C Undtaget er WFI-vand. Der ændres grænserne. WFI : 6 - 7 %/°C Korrekt temperaturmåling.

Regulativer – USP

USP645 ledningsevne anbefalinger for WFI*1: • Celle skal bestemmes indenfor 2%. • Transmitter skal kalibreres med

0,1% modstande. • Ingen temperatur kompensering;

men grænser som ændres med temperaturen

• Display opløsning bedre end 0,1µS/cm

*1 Water for injection

Ledningsevne værdier ved 25°C

Eksempler :

Ionbyttet vand 0,055 µS/cm

RO vand(omvendt osmose) 10-15 µS/cm

Regn vand 50 µS/cm

Drikke vand 800 µS/cm

Industrielt spildevand 5 mS/cm

Havvand 50 mS/cm

1 mol/l NaCl 85 mS/cm

1 mol/l HCl 332 mS/cm

Måleteknikker - konduktiv

Medie-berørt ledningsevne To eller flere elektroder / poler der er i kontakt med en elektrolytisk opløsning AC strøm påtrykkes elektroder med ledningsevne meteret, den resulterende spænding måles.

Ulempe. Elektroderne er modtagelige og udsat for forurening og korrosion , samt evt. polarisations effekter. Hvilket indvirker drastisk på den målte ledningsevne.

Fordel. God følsomhed grundet direkte mediekontakt.

Måleteknikker - induktiv Induktiv ledningsevne måling. To ringkerne spoler , en driver- og en pickup-spole, placeres i opløsningen. En AC strøm påtrykkes driver- spolen, hvilket inducere en strøm i den elektrolytiske opløsning, som pickup-spolen ”registrerer”. Størrelsen af den inducerede strøm i pickup-spolen er proportional med ledningsevnen.

Ulempe. Følsomheden er mindre grundet den manglende

medie kontakt. - Induceret spænding

Fordel. Ringkerne er forseglede / Ikke medie-berørt .

Typiske applikationer

• Kedelvand

- For rent vand i kedler bliver aggressivt

- For at kontrollere at der ikke lækager

- Kan også bruges til pH-måling

• Kontrol af WFI vand

• Vaskeprocesser - CIP

Valg af korrekt sensor I

Celle konstanten

Bemærk : Måleområde kontra celle konstanten

Anvendelses område

Anvendelse mulig , men ved brug af 2 polet celle, er der risiko for polarisering effekter

100 % område v. 25°C

• Brug af reference / standard væske med kendt ledningsevne. • Brug af reference målesystem til bestemmelse af ledningsevne.

C = K / G hvor G = Ic / Vc => C = K • Vc / Ic

Valg af korrekt sensor II

• Hvad er vigtigst?

– Performance eller dokumentation?

• Transmitterens begrænsning

– Området er angivet bredt, men er som regel bestemt af C.C.

• Måleområdet

– Skalering skal være fornuftig

• Installationen

– Repræsentativ målepunkt

Performance vs. dokumentation

Det gyldne kompromis

Kompakte sensorer, med lille installations flade.

Rengøringsvenlig??

Åben celle - nem rengøring, krav til

installation

Åben celle – nem rengøring, mindst installationsflade

Til rent vand/WFI Stor installationsflade

Ikke sart sensor

Definering af måleområde

Vælg realistisk måleområde

- Hvad betyder måleområdet 0…150mS/cm?

Eksempel: Vi vil både bruge signalet ved 10µS/cm og 150mS/cm Giver det mening?!

Montage

Vær sikker på at der er flow igennem sensor

Vælg sensor til det korrekt område

Typiske udfordringer I

• ”Rouge” belægninger på sensorer

– Giver ekstra udfordring på kompakte sensorer

– Sørg for at rengøre sensor

Rouge er en tynd, orangebrun belægning, der nærmest ”af sig selv” dannes på rustfri stålkomponenter

Typiske udfordringer II

• Hurtige temperatur skift

– Afvigelser på målingen

– Temperatur kompensering kan ikke følge med

– Vælg eventuelt ekstern temperatur føler

Typiske udfordringer III

• Perler fra ion-bytter materiale

– Sætter sig fast i elektroderne

– Kan give fejl på målinger

Typiske udfordringer IV

• Kontrolmåling på WFI

– Hvordan udføres dette bedst?

Tag en prøve ud i et bæger og mål på laboratoriet?

Hvad med påvirkninger fra luftens CO2?

Polarisationsfejl

• Hvis der er valgt forkert sensor til applikation

• Ustabile målinger – Oftest støj problemer

Anbefaling ved valg af sensor

Bemærk : Måleområde kontra celle konstanten

Anvendelses område

Anvendelse mulig , men ved brug af 2 polet celle, er der risiko for polarisering effekter

100 % område v. 25°C

Skræddersyede kurser

Hvis der er behov for at få uddybet et eller flere af emnerne i dette seminar, vil vi meget gerne skræddersy

et kursustilbud til din virksomhed.

Tag fat i en Insatech-medarbejder eller kontakt Annette Henriksen, ahe@insatech.com, tlf. 5537-2095

Kom og snak din

applikation igennem