Przewodność wody w przemyśle – co to jest? Jak ją obniżyć?

Oprócz cząsteczek tlenku wodoru (H2O), woda niemal zawsze ma w swoim składzie różne substancje, w tym rozpuszczone w niej minerały. Takie dodatkowe składniki bywają mocno problematyczne w procesach przemysłowych. Priorytetem jest zatem ich eliminacja lub przynajmniej częściowa redukcja stężenia. Do kontroli stopnia oczyszczenia wody z rozpuszczonych w niej substancji służy przewodność elektrolityczna wody. Co to jest? Jak zmierzyć ten parametr? Dlaczego przewodność wody w przemyśle jest ważna?

Przewodność wody – podstawowe informacje

Ponieważ większość związków mineralnych ulega w wodzie rozpadowi na jony (dysocjacja elektrolityczna), taka ciecz ma zdolność przewodzenia prądu. Przewodność elektrolityczna (przewodność elektryczna, konduktancja) to miara zdolności wody do przewodzenia energii elektrycznej. Parametr ten oznacza się w celu oceny stopnia mineralizacji wody oraz jej zanieczyszczenia. Im wyższa jest wartość konduktancji, tym więcej jonów – kationów i anionów w sumie – zawiera woda. Znając wartość parametru przewodności elektrolitycznej wody można ocenić stopień jej nasycenia minerałami. Ponieważ udział poszczególnych jonów bywa mocno zróżnicowany, pomiar przewodności pozwala na określenie wartości takich wskaźników jak:

• Siła jonowa
• Poziom zasolenia wody
• Sucha pozostałość
• Substancje rozpuszczone

Jak zmierzyć przewodność elektryczną wody?

Pomiar przewodności elektrycznej stosuje się do ustalenia całkowitej ilości soli rozpuszczonych w wodzie. Urządzenie służące do mierzenia przewodności elektrolitycznej wody to konduktometr lub sonda konduktometryczna. Jednostką tego parametru w układzie SI jest Siemens na metr [S/m], nazwany tak na cześć Wernera von Siemensa – niemieckiego wynalazcy i konstruktora w dziedzinie elektrotechniki. W praktyce, przewodność elektryczną wody znacznie częściej podaje się w mikroSiemensach na centymetr [μS/cm].

Pomiar przewodności elektrycznej powinien być wykonany w określonej temperaturze (zazwyczaj 25 °C) lub w korelacji do niej. Według Rozporządzenia w sprawie jakości wody przeznaczonej do spożycia, maksymalna przewodność wody pitnej wynosi 2500 μS/cm. Słabo zmineralizowane wody naturalne charakteryzują się przewodnością elektrolityczną na poziomie zaledwie kilkudziesięciu μS/cm.

Pomiar konduktancji wody stosuje się w różnych celach:

• Monitorowanie jakości wód mineralnych, gruntowych, głębinowych
• Kontrola jakości ścieków
• Kontrola jakości wody technologicznej i procesowej (Dowiedz się: Czym jest woda technologiczna i procesowa?)

Konduktometrem sprawdza się także jakość wód stosowanych w produkcji, a w szczególności w przemyśle spożywczym, piwowarskim, farmaceutycznym i kosmetycznym.

Ponieważ większość substancji nieorganicznych stosunkowo dobrze rozpuszcza się w wodzie, istnieje pewna korelacja między przewodnością wody a ilością rozpuszczonych w niej składników. W związku z tym, większość przenośnych konduktometrów pokazuje również wartość TDS, czyli zawartość substancji rozpuszczonych. Należy przy tym brać pod uwagę, że określono w sposób jednoznaczny dokładnego stosunku wartości wskaźnika TDS do przewodności. Wartość tego pomiaru jest zatem szacunkowa, ale w większości przypadków wystarcza do tego, aby choć w przybliżeniu określić całkowitą mineralizację badanej cieczy (bez podawania konkretnych substancji rozpuszczonych w wodzie).

W przypadku niektórych wód naturalnych lub użytkowych, trzeba dodatkowo wykonać korektę wynikającą na przykład z obecności obecności substancji organicznych, czy niezdysocjowanych związków krzemu. Takie dane uwzględnia się zazwyczaj w postaci odpowiedniego przelicznika (współczynnika).

Znając wartość przewodności elektrycznej wody można skutecznie sterować różnymi procesami technologicznymi. W praktyce przemysłowej pomiar przewodności elektrycznej wody wykonuje się w sposób ciągły – bezpośrednio wewnątrz rur, w zbiornikach, lub z zastosowaniem bypassów. Z punktu widzenia praktyki przemysłowej ważne jest, że do pomiarów konduktancji wody nie stosuje się żadnych odczynników chemicznych.

Warto pamiętać, że przewodność elektryczna wody nie może być traktowana jako jedyna miara czystości cieczy ze względu na obecność w niej innych substancji, które prądu nie przewodzą (np. związki organiczne). W celu dokonania precyzyjnej oceny jakościowej niezbędna jest profesjonalna analiza wody.

Zlecając badanie wody w akredytowanym laboratorium otrzymujemy wyczerpującą informację na temat jej składu fizykochemicznego i czystości bakteriologicznej. Więcej na ten temat dowiesz się czytając artykuły:

• Na czym polega analiza wody?
• Interpretacja wyników analizy wody
• Bakteriologiczna analiza wody pitnej

Zachęcam także do zapoznania się z materiałem filmowym, w którym nasza ulubiona ekspertka Ecoperla wyjaśnia, dlaczego uzdatnianie wody warto zacząć od analizy jej parametrów.

Jaka jest zależność między przewodnością wody a jej mineralizacją?

W wielu gałęziach przemysłu wysokie stężenie minerałów rozpuszczonych w wodzie bywa przyczyną sporych problemów. Choć wysoka mineralizacja jest korzystna w przypadku wody pitnej, w praktyce przemysłowej – ze względu na specyfikę różnych procesów technologicznych – jest to zjawisko bardzo niepożądane. Problemy eksploatacyjne stwarza również zbyt wysoka twardość wody będąca wynikiem obecności w niej głównie jonów wapnia i magnezu. W tym przypadku zasada jest dość prosta. Im wyższy jest stopień twardości wody, tym większa jest jej przewodność elektryczna. Znacznie szerzej omówiłem ten temat w jednym z poprzednich artykułów: Przewodność wody a twardość wody – w jaki sposób są ze sobą powiązane? Zachęcam do zapoznania się z jego treścią.

Najczęstszymi problemami z tym związanymi jest wytrącanie się osadów i powstawanie zawiesin, często bardzo mocno przylegających do instalacji i poszczególnych komponentów urządzeń. Osady mogą zatykać kotły grzewcze, wymienniki ciepła lub pory w membranie osmotycznej. Zmniejszają tym samym wydajność zarówno samych urządzeń, jak i całych procesów, a jednocześnie uniemożliwiają też skuteczną wymianę ciepła. Wystarczy zaledwie 1 mm warstwy kamienia kotłowego, aby obniżyć sprawność wymiany ciepła nawet o 50%.

Negatywny wpływ na wymianę ciepła wywiera także biofilm. O tym, czym jest to zjawisko wspominałem już w poprzednich artykułach: Biocydy w dezynfekcji wody oraz Co to jest kondycjonowanie wody? Osady organiczne w połączeniu ze złogami mineralnymi stanowią nie tylko doskonałe siedlisko dla namnażania i rozwoju patogenów, ale też obniżają skuteczność procesów dezynfekcji wody. W tym właśnie kontekście zachęcam do zapoznania się z treścią artykułu: Bakteria Legionella a uzdatnianie wody dla wież chłodniczych.

Jak obniżyć przewodność elektryczną wody?

Woda stosowana w procesach przemysłowych wymaga zazwyczaj zmiękczania, redukcji stężenia substancji rozpuszczonych lub nawet całkowitej demineralizacji. W związku z tym, aby obniżyć przewodność wody, często stosuje się systemy odwróconej osmozy. Membrana osmotyczna zatrzymuje wszystkie rozpuszczone substancje dostarczając wodę o bardzo dużej czystości, co w przypadku aplikacji przemysłowych jest zjawiskiem wyjątkowo korzystnym. Więcej na temat tej metody i o jej zastosowaniach znajdziesz w artykule: Przemysłowa odwrócona osmoza o dużych wydajnościach.

Jeśli surowa woda jest silnie zmineralizowana, przed stacją odwróconej osmozy stosuje się przemysłowe zmiękczacze wody. Urządzenia tego typu obniżają twardość wody zabezpieczając membranę osmotyczną przed zatykaniem oraz zapewniając jej optymalne parametry pracy. Twarde złogi mineralne osadzające się na membranie osmotycznej mocno obniżają wydajność procesu filtracyjnego. Choć istnieją skuteczne sposoby czyszczenia membran, każdy taki proces wywiera negatywny wpływ na ich żywotność. Z technologicznego punktu widzenia lepiej zapobiegać powstawaniu osadów niż je potem usuwać. W niektórych instalacjach przemysłowych zasadny jest także montaż filtrów z węglem aktywnym przydatnym do usuwania substancji organicznych i wszelkich pochodnych chloru. Przeczytaj: Przemysłowe zmiękczacze wody – jakie urządzenia zastosować?

Łącząc technologię membranową i jonowymienną można zredukować przewodność wody do 0,5 µS/cm. Takie rozwiązanie sprawdza się wszędzie tam, gdzie ważne jest usunięcie maksymalnej ilości substancji mineralnych (np. woda przeznaczona do uzupełniania obiegów wytwornic pary).

Przewodność wody w przemyśle – postaw na sprawdzone rozwiązania!

Pomiary przewodności wody są niezawodnym sposobem na sterowanie wieloma procesami przemysłowymi w czasie rzeczywistym. W niektórych instalacjach przemysłowych konieczne jest maksymalne obniżenie wartości tego parametru, ponieważ rozpuszczone w wodzie minerały bywają przyczyną wielu problemów wtórnych. Można to zrobić sięgając po sprawdzone przemysłowe systemy odwróconej osmozy i przemysłowe zmiękczacze wody. Jeśli więc szukasz sposobów na czystą wodę, pozbawioną zanieczyszczeń fizykochemicznych i mikrobiologicznych, skontaktuj się ze mną mailowo lub telefonicznie. Pomogę Ci za darmo.