A méréshez nem árt tudni, mi is az a vezetőképesség, mit és hogyan akarunk mérni, illetve milyen mérőeszközökkel.


Kik mérik a vezetőképességet?


Számos alkalmazási terület esetében mérik az EC-értéket, legyen szó minőségellenőrzési laboratóriumról vagy borkészítésről. Nézzünk is néhány példát.


Mezőgazdaság (kertészkedés, melegház)


Egészséges talajban egészséges növények nőnek. A vezetőképesség alapján az oldott szilárd anyagok, tápanyagok és a talaj sótartalma határozható meg. A különböző talajtípusok eltérő tulajdonságokkal rendelkeznek, de ami közös az az, hogy a vezetőképesség ismeretében megbecsülhető, szükség van-e több tápanyagra vagy a növények esetleg túl vannak öntözve. Ha az EC értéke túl magas, akkor lehet, hogy túl sok a tápanyag, nem elégséges az öntözés vagy túl sok só gyűlt fel a talajban.

A talaj vezetőképességét több tényező befolyásolhatja. A leggyakoribb tényezők a hőmérséklet, a talajtípus, a nedvességtartalom, a sótartalom, a tápanyag mennyisége és a talajmélység. A talajvizsgálat segítségével meggyőződhetünk e tulajdonságok megfelelő egyensúlyáról. Az EC-mérés alapján pedig megállapítható, hogy elégséges-e a tápanyagok mennyisége (mivel lényegében lehetővé teszi a talajban található ionok erősségének meghatározását).

A különböző növények más és más mennyiségű oldott sót igényelnek. A bab és a borsó nagyon érzékeny a sóra (a vezetőképesség nem lehet 2 mS/cm felett). A paradicsom egy fokkal toleránsabb a magas vezetőképességgel szemben. A spenót és a cukorrépa elviseli a jóval magasabb EC-tartományt is, ezek esetében egyes tanulmányok szerint a vezetőképesség akár 16 mS/cm is lehet a hozam romlása nélkül. Belátható, hogy a vezetőképesség megfelelő értéke is segít a növények egészségének fenntartásában.


Hidroponikus növénytermesztés és tápoldatozás


A tápoldatozáshoz vagy a talajmentes növénytermesztéshez a tápanyagok kényes egyensúlya szükséges. Ez a vezetőképesség (EC) és az összes oldott sótartalom (TDS) mérésével biztosítható. A magasabb értékek a több tápanyagot jelzik, míg az alacsonyabb mérési eredmények arra utalnak, hogy további tápanyag hozzáadására van szükség. A mérés alapján csak az határozható meg, hogy szükség van-e tápanyag hozzáadására vagy éppen túl sok van, az nem állapítható meg, hogy a talaj miből mennyit tartalmaz. Léteznek azonban olyan mérő- és adagolórendszerek, amelyek képesek a tápoldat hatékony és pontos adagolására a mért EC vagy TDS alapján.


Italok gyártása - Sörfőzés


A talajvíz és a felszíni víz nagy mennyiségben tartalmazhat ásványi anyagokat és, néha, szerves anyagokat, illetve ki van téve az ember általi szennyezés hatásának. Általában jogszabályok írják elő, hogy a környezetszennyezés elkerülésének érdekében a szabadba engedett szennyvizet hogyan és milyen mértékben kell megtisztítani, kezelni. Ugyanez igaz az ivóvízre is, mielőtt azt a vízellátó rendszerbe lehet engedni. Ez azért fontos, mert a kezelés befolyásolja a víz ízét és tisztaságát, ennek pedig többek között a sörkészítés során is meghatározó jelentősége van. A TDS-mérések előnye, hogy megbecsülhető a víz ásványianyag-tartalma. Hátránya pedig az, hogy a mérés nem ionspecifikus, azaz nem állapítható meg, hogy milyen ionok vannak a vízben.

Az összes oldott sótartalom mérése hasznos eszköze a víz állapotában, összetételében bekövetkező változások figyelésének. A magas TDS arra is figyelmeztethet, hogy a víz korrozív hatása nagyobb, illetve nagyobb eséllyel fordul elő vízkőképződés. A sörfőzéshez használandó víz esetében a sótartalom nem lehet 500 ppm felett.

Vannak sörkészítők, akik a kész sör fajtájának és ízének pontosabb kialakítása érdekében a felhasznált vizet tovább tisztítják (például fordított ozmózis útján) a különböző ásványi anyagoktól. E módon teljesen új vízprofil hozható létre különböző anyagok (például sók vagy bikarbonátok) utólagos hozzáadásával, így bármilyen sörfajta elkészíthető.


Italok gyártása - Borászat


Előfordulhatott már, hogy olyan üveg bort vettünk ki a hűtőből, amelynek felszínén finom „por” lebegett. Az ilyen bor esetében több hidegstabilizálásra lett volna szükség. A jó hír, hogy a „por” nem más, mint kicsapódott kálium-tartarát kristályok összessége, és az esztétikán kívül nem befolyásolja a bor minőségét. A hidegstabilizáláshoz kapcsolódó egyik méréstípus az elektromos vezetőképesség figyelése. E mérés során a bort először alacsony hőmérsékleten kell tartani, közben végre kell hajtani az első EC-mérést. Ezután kálium-tartarátot (KHT) adunk a borhoz, s közben figyelni kell, hogy kötetlen marad-e (azaz a bor felszínén úszik). Ezután végre kell hajtani a második mérést. Ha az EC-értékek közötti különbség eléri az 5 százalékot, akkor a bor nem stabil.


Vízkezelés és vízkultúra


A vezetőképesség mérése ideális módja a sótartalom ellenőrzésének. Egy kagylótenyészet esetében például a sótartalom rendkívül fontos. A kagylók érdekes élőlények, mivel a vérük sótartalma közvetlenül függ a környezetük sótartalmától. A vér sótartalma befolyásolja az enzimaktivitásukat, ez pedig közvetlen hatással van az egészségükre és a növekedésükre. A kagylók a héjuk nyitásával és zárásával szabályozzák a sótartalmukat. A nem megfelelő sótartalom korlátozott növekedést, illetve akár pusztulást is okozhat. Általában a 20-30 ppm sótartalom tekinthető ideálisnak.


Laboratóriumi vizsgálatok


Vannak olyan laboratóriumok (például a gyógyszeriparban vagy amelyek minőségellenőrzéssel foglalkoznak), ahol rendkívül tiszta vízre van szükség. A vezetőképesség értéke számos tényezőtől függ, mint például a pH-érték, a hőmérséklet vagy a légkörben található szén-dioxid, amely a vízbe kerülve s ott feloldódva ionokat hoz létre. Befolyásoló tényező még a klorid, a nátrium és ammónium-ionok. Mindezek az anyagok szennyezőanyagnak tekintendők a gyógyszeripari felhasználás során. Az ilyen víz esetében szabályok és szabványok írják elő a rendkívüli pontosságú vezetőképesség-mérés kritériumait.


Ipar - Felületkezelés


Többféle felületkezelés módszert alkalmaznak. Azonban mindegyiknek vagy egy közös vonása: mindig szükség van öblítőkádban végzett öblítésre. Ennek segítségével távolíthatók el a szennyezőanyagok és a különböző felületkezelési szakaszokból származó fémrészecske-maradványok. Ezek a leváló maradványok folyamatosan szennyezik az öblítésre szolgáló kád tartalmát, míg az oldat végül használhatatlanná válik. Azonban a kád teljes tartalmának leeresztése időigényes és pazarló eljárás, azon kívül jelentős hulladéktermelést is jelent. Azonban az elektromos vezetőképesség mérésével meghatározható, hogy további víz átáramoltatásával az oldat még használható marad-e.


Ipar - Vízmelegítők


A vízmelegítők (azaz a bojlerek) felelősek otthonaink és munkahelyeink fűtéséért. A nagykapacitású bojlerek esetében jelentős mennyiségű víz áramlik át a rendszeren. A vízben található szennyezőanyagok azonban gondokat okozhatnak. A melegítés során a vízből gőz lesz, a kicsapódott szennyezőanyagok viszont ott maradnak, és idővel, nagyobb mennyiségben lerakódva csökkentik a vízmelegítő hatékonyságát. E jelenség két módon küszöbölhető ki. Az egyik a bemeneti víz ellenőrzése (hogy az tartalmaz-e oldott szilárdanyagot), vagy a leeresztő-rendszer, amelyen keresztül leengedhető a bojler tartalma (s azzal együtt a kicsapódott szennyezőanyagok is). Léteznek olyan szabályzási rendszerek, amelyek folyamatosan figyelik a víz vezetőképességét, illetve sótartalmát, és szükség esetén automatikusan elvégzik a leeresztést, így növelve a hatékonyságot.


Az EC-szondák típusai


Áttekintettük, hogy mi az elektromos vezetőképesség, hogyan is miért mérhető, illetve kinek miért lehet szüksége értékének ismeretére. Eljött az ideje, hogy azt is megnézzük, milyen szondák segítségével határozható meg. Az EC-szondáknak három típusa van: a kételektródos szondák, a négygyűrűs szondák és a toroid szondák. Ezek más néven is ismertek, mint például az amperometriás és a potenciometriás, illetve az induktív szondák.


A kételektródos szondák


Mint ahogyan a nevük sejtetni engedi, az ilyen szondák két, egymástól szigetelt elektródból állnak. A köztük létrejövő kapcsolat egyetlen útja a mért mintán keresztül vezet. Nem reakcióképes anyagokból készülnek, mint például a rozsdamentes acél vagy a grafit. Az ilyen anyagok használatát az indokolja, hogy elkerülhető legyen a szonda és a vizsgált minta közötti bármilyen reakció, illetve az, hogy a hosszan tartó használat során ne romoljon a felületük állapota (azaz ne rozsdásodjanak). A mérés során a két elektród között adott frekvenciájú elektromos áram halad át. Mint ahogyan korábban leírtuk, minél több ion található a mintában, annál alacsonyabb az ellenállás, azaz annál nagyobb a vezetőképesség.

A kételektródos szondák használata egyszerű, viszonylag kis költséggel jár, és csak nagyon kevés mennyiségű minta szükséges a vizsgálathoz, illetve nem várható jelentős interferencia. A kételektródos szondák esetében az a fontos, hogy a két elektród közötti távolság állandó legyen. Ha az egyik elgörbül vagy lerakódás kerül a felületükre, akkor az befolyásolja a távolságot, ami csökkenti a mérési pontosságot. Mindegyik szonda egy adott EC-tartományban használható, így a különböző mérési tartományú mérésekhez más szonda szükséges. Fontos még azt is megjegyezni, hogy a kételektródos szonda esetében minél magasabb tartományban mérünk, annál nagyobb a hibalehetőség. Egy dolgot kell még megemlíteni, ez pedig az úgynevezett polarizációs hatás. Ez olyankor fordul elő, ha töltés halmozódik fel a két elektród között. Ennek eredménye a ténylegesnél alacsonyabb mért érték. Ez a jelenség a grafitból készült elektródok használatával küszöbölhető ki.


A négygyűrűs szondák


A négygyűrűs szonda működési elve eltér a kételektródos szondáétól. E szondatípus négy platinából készült gyűrűvel rendelkezik. Az alsó és a felső gyűrű az úgynevezett „meghajtó” elektród, ezek váltakozó feszültséget hoznak létre, emiatt pedig elektromos töltésáramlás jön létre. A két középső gyűrű tölti be az „érzékelő” elektródok szerepét, ezek mérik az áramló töltés (azaz elektromos áram) által előidézett potenciálesést, azaz feszültségkülönbséget. A feszültségesés mértéke a vezetőképesség arányában változik.

Négygyűrűs szonda használata esetén egyetlen szonda elegendő a teljes mérési tartomány lefogásához, és e típusú elektródok sokkal nagyobb pontosságot biztosítanak magasabb mért értékek mellett is, és itt nem érvényesül a fentebb említett polarizációs hatás sem. Az elektród szerkezetének köszönhetően folyamatos elektromos mező tartható fenn a gyűrűk körül. Hátrány, hogy a négygyűrűs szonda alkalmazásához nagyobb mintamennyiség szükséges (hogy mind a négy gyűrű az oldatba tudjon merülni), illetve az ára is magasabb. S bár a polarizációs hatás nem jelentkezik, számítani lehet egyéb interferenciára. Ez olyankor történik, amikor az előbb említett elektromos mező kívül kerül a szondán, míg az túl közel van a mérőedény vagy csővezeték (azaz a tér, amelyben a mérést végrehajtjuk) oldalához. Ez az interferencia úgy küszöbölhető ki, ha a szondát minden felülettől legalább 2,5 cm távolságban tartjuk. Ez a távolság eltérhet, célszerű elolvasni a szonda használati útmutatóját.


A toroid szondák


A toroid szondákat „elektródmentes” szondáknak is nevezik. A méréshez nincs szükség közvetlen érintkezéshez. Működésüket processzor szabályozza. Általában folyamatirányítási feladatokhoz alkalmazzák. A szonda formája a fánkot idézi, mivel két tekercsből áll, amelyek egymás felett helyezkednek el. A tekercseket vegyileg ellenálló burkolatban helyezik el. Az egyik tekercs a „meghajtó” elektród (ez hozza létre a töltésáramlást, azaz a mágneses mezőt), míg a másik az „érzékelő” elektród. A mérés a mező változásán alapul.

A toroid szondák előnye, hogy sosem kerülnek közvetlen kapcsolatba a mintával, mivel a vegyileg ellenálló műanyagburkolat belsejében találhatók. Nem kell aggódni semmilyen interferencia hatásai miatt sem. Kialakításának köszönhetően a szonda nehezen dugul el vagy szennyeződik be, így nincs szükség kalibráló oldatok használatára sem. Magas tartományban (akár 2 S/cm) is pontos mérésre képesek. Azonban áruk jelentős, és nem alkalmasak alacsony EC-tartományú mérések végrehajtására sem. Fontos megjegyezni azt is, hogy bár a műanyagburkolat vegyileg ellenálló, a szerves oldószerek vagy a koncentrált klór tönkre teheti vagy megrongálhatja. A felületkezeléshez használt oldatok között is van olyan, amelyik nem kompatibilis a műanyaggal.


Cikksorozatunk következő részében a mérés lépéseivel és az azokkal kapcsolatos tudnivalókkal foglalkozunk.


További hasznos tudnivalók


Végezetül adnánk néhány tanácsot a mérések menetével és a mérőeszközök helyes karbantartásával kapcsolatban, hiszen számos apró dolog van, ami jelentősen befolyásolhatja a mérési pontosságot. Ilyen többek között például a szennyeződés az elektród felületén vagy a túl régi puffer oldatok használata a kalibrálás során. Reméljük, a lenti cikkek hasznos tanácsokkal szolgálnak majd.

>Az EC-mérés során elkövethető 8 leggyakoribb hiba

>5 tipp a pH-, EC- vagy ORP-teszter karbantartásához



HANNA Instruments Service Kft. © 2022.