Hiệu chuẩn thiết bị đo độ dẫn điện

Độ dẫn điện là một chỉ tiêu quan trọng trong đo lường chất lượng nước, nó cũng là một chỉ tiêu để tham chiếu cho rất nhiều các tiêu chí liên quan. Trong các công trình xử lý nước công nghiệp, thông số về độ dẫn điện ảnh hưởng lớn đến chất lượng sản phẩm đầu ra của các dây chuyền công nghiệp. 

Độ dẫn điện là khả năng mang dòng điện của một chất. Nó phụ thuộc vào các hạt mang điện tích, hay còn được gọi là các ion. Các ion này có thể mang điện tích âm (-) hoặc điện tích dương (+). 

Bài viết này chỉ đề cập đến độ dẫn điện trong dung dịch. Vậy độ dẫn điện trong dung dịch là gì?

Độ dẫn điện của dung dịch, thường gọi là EC là chỉ số thể hiện tổng nồng độ ion hòa tan có trong dung dịch. Lượng ion có trong dung dịch tỷ lệ thuận với độ dẫn điện của dung dịch đó. Dung dịch chứa càng nhiều ion thì độ dẫn điện càng cao và ngược lại, càng ít ion thì độ dẫn điện càng thấp. Đơn vị đo của độ dẫn điện được tính bằng Siemens/cm (S/cm). Ngoài ra, đơn vị  µS/cm, mS/cm cũng được sử dụng khá nhiều.

Công thức độ dẫn điện

Công thức độ dẫn điện là nghịch đảo của điện trở suất, nghĩa là:

σ=1/ρ

Trong đó: σ là độ dẫn điện; ρ là điện trở suất

Giá trị của độ dẫn điện bị ảnh hưởng bởi một số yếu tố, chẳng hạn như nhiệt độ, loại chất và nồng độ của các ion.

Độ dẫn điện tỉ lệ thuận với nhiệt độ dung môi. Khi nhiệt độ tăng, các hạt ion được cung cấp thêm năng lượng, chuyển động với tốc độ cao ảnh hưởng đến độ dẫn điện dung dịch cũng tăng theo và ngược lại. Nói cách khác, nhiệt độ nước càng cao thì độ dẫn điện của nước càng lớn. Thông thường, khi đo độ dẫn điện, người ta chọn 25^oC làm điểm nhiệt độ tham chiếu.

Máy đo độ dẫn điện là thiết bị đo khả năng dẫn điện của dung dịch. Máy đo độ dẫn điện hoạt động bằng cách đặt một điện áp giữa hai điện cực ngâm trong dung dịch và đo dòng điện tạo ra.

Máy đo độ dẫn điện có nhiều ứng dụng khác nhau trong nghiên cứu, kỹ thuật và giám sát chất lượng nước. Nó thường được sử dụng trong các ngành công nghiệp khác nhau như kiểm tra chất lượng nước, giám sát môi trường và công nghiệp hóa chất hoặc dược phẩm.

Máy đo độ dẫn điện có nhiều dạng khác nhau, mỗi dạng phù hợp với các ứng dụng khác nhau. Dưới đây là các loại chính:

• Máy đo để bàn: Loại này kích thước thường lớn hơn và đo chính xác hơn, hoàn hảo để sử dụng trong phòng thí nghiệm.
• Máy đo di động hoặc cầm tay: Chúng nhỏ gọn, chắc chắn, và thích hợp cho việc sử dụng ngoài hiện trường
• Máy đo trực tuyến hoặc nội tuyến: Chúng thường được lắp đặt trực tiếp vào dây chuyền xử lý để đo liên tục độ dẫn của chất lỏng, sử dụng để theo dõi dòng quy trình theo thời gian thực

Điện cực: Chúng thường được làm bằng bạch kim hoặc thép không gỉ. Chúng được thiết kế để tạo ra điện trường trong dung dịch.

Nhiệt kế: Vì nhiệt độ có thể ảnh hưởng đến độ dẫn điện nên hầu hết các máy đo đều có nhiệt kế tích hợp để đo và hiệu chỉnh số đọc.

Màn hình: Hiển thị số đo độ dẫn điện, thường tính bằng microsiemen trên centimet (µS/cm).

Máy đo độ dẫn điện được sử dụng rộng rãi cho mục đích kiểm soát chất lượng trong nhiều ứng dụng khác nhau trong nhiều lĩnh vực, vì chúng cung cấp cho người dùng các phép đo chính xác, các ứng dụng của máy đo độ dẫn điện có thể kể đến như:

- Lĩnh vực y tế: Chúng đảm bảo nước dùng để pha chế và làm sạch đáp ứng các tiêu chí nghiêm ngặt, trong đó độ dẫn điện phải rất nhỏ (thường nhỏ hơn 1µS/cm hoặc 0.1µS/cm).

- Sản xuất chất bán dẫn: Chúng giúp duy trì mức trở kháng cao trong nước được sử dụng trong các giai đoạn xử lý.

- Đánh giá chất lượng nước: Xác định mức độ tạp chất của nguồn nước sinh hoạt và nguồn nước trong công nghiệp

- Giám sát ăn mòn: Chúng đo chất lượng nước ở những khu vực dễ bị ăn mòn, chẳng hạn như cơ sở xử lý nước thải.

- Giám sát môi trường: Chúng rất quan trọng trong việc kiểm tra và giám sát nước thải thải ra từ các nhà máy và khu công nghiệp.

- Nuôi trồng thủy sản và nông nghiệp: Chúng đo độ mặn của nước và độ dẫn điện, đây là những thông số quan trọng đối với sinh vật dưới nước và nông nghiệp.

- Ngành dược phẩm, mỹ phẩm và thực phẩm: Họ đánh giá độ tinh khiết của nước, đảm bảo nước sử dụng đáp ứng các tiêu chuẩn ngành.

Máy đo độ dẫn điện sau một thời gian dài vận hành, hoặc do lão hóa hoặc do sử dụng trong môi trường khắc nghiệt, thiết bị sẽ dần mất đi tính ổn định và thiếu chính xác, thậm chí hỏng hóc. Lúc này, máy đo độ dẫn điện cần được hiệu chuẩn, việc hiệu chuẩn thường xuyên sẽ giúp cung cấp các phép đo chính xác và đáng tin cậy. Tần suất hiệu chuẩn phụ thuộc vào cách sử dụng và ứng dụng của thiết bị.

Dưới đây là bản trình bày tóm tắt quy trình hiệu chuẩn Thiết bị đo độ dẫn điện tham khảo từ văn bản kỹ thuật ĐLVN 274:2014. Quy trình hiệu chuẩn thiết bị trên thực tế sẽ có những điểm khác biệt nhất định trong phương pháp (quy trình nội bộ) so với quy chuẩn chung ĐLVN 274:2014

- Dung dịch chuẩn độ dẫn điện

- Phương tiện đo độ dẫn điện

- Bể ổn nhiệt

- Thiết bị đo nhiệt độ

- Phương tiện đo nhiệt độ và độ ẩm môi trường

- Nước cất

- Bình xịt tia

- Giấy thấm

Khi tiến hành hiệu chuẩn, phải đảm bảo các điều kiện sau đây:

- Nhiệt độ môi trường: (25 ± 5)^oC 

​- Độ ẩm không khí: ≤ 80%RH (không đọng sương)

Trước khi tiến hành hiệu chuẩn phải thực hiện các công việc chuẩn bị sau đây.

- Chọn các điểm hiệu chuẩn tương ứng với các dung dịch chuẩn có giá trị danh định như bảng 3.

- Dung dịch chuẩn được giữ ổn nhiệt tại (25 ± 0,01) °C bằng bể ổn nhiệt.

- Trước khi tiến hành hiệu chuẩn, đầu đo của phương tiện đo độ dẫn điện (sau đây gọi tắt là PTĐ) phải được làm sạch với dung môi thích hợp tuỳ thuộc vào vật liệu chế tạo đầu đo, theo hướng dẫn của nhà sản xuất ghi trong tài liệu kỹ thuật, sau đó rửa lại bằng nước cất.

Kiểm tra bằng mắt sự phù hợp của PTĐ với các yêu cầu quy định trong tài liệu kỹ thuật về hình dáng, kích thước, hiển thị, nguồn điện sử dụng, nhãn hiệu, phụ kiện kèm theo

Phải kiểm tra kỹ thuật theo yêu cầu sau đây: Kiểm tra trạng thái hoạt động bình thường và cơ cấu chỉnh của PTĐ theo tài liệu kỹ thuật.

Là so sánh kết quả đo trực tiếp giá trị độ dẫn điện của dung dịch chuẩn bằng PTĐ và giá trị độ dẫn điện được chứng nhận của dung dịch chuẩn đó tại nhiệt độ (25 ± 0,01) °C.

- Tại mỗi điểm hiệu chuẩn, đầu đo của PTĐ phải được tráng tối thiểu 03 lần và ngâm 10 phút trong dung dịch chuẩn tương ứng.

- Tại mỗi điểm hiệu chuẩn, đo tối thiểu 03 lần liên tiếp bằng PTĐ. Ghi kết qua đo vào biên bản hiệu chuẩn.

- Sai số được tính theo công thức:

- Sai số không được lớn hơn sai số cho phép của PTĐ

- Chọn 01 dung dịch chuẩn như trong mục 6 để kiểm tra độ lặp lại

- Dùng PTĐ đo tối thiểu 05 lần liên tiếp xác định nồng độ dung dịch chuẩn đã chọn. Ghi kết quả vào biên bản hiệu chuẩn.

- Độ lặp lại được tính theo độ lệch chuẩn s theo công thức:

- Độ lệch chuẩn s không được lớn hơn 1/3 sai số cho phép của PTĐ.

- Chọn dung dịch chuẩn như mục 7.3.3

- Dùng PTĐ đo 03 lần dung dịch chuẩn đã chọn, mỗi lần cách nhau 2 giờ. Ghi kết quả vào biên bản hiệu chuẩn.

- Sai lệch giữa kết quả đo so với phép đo đầu tiên không được lớn hơn sai số cho phép của PTĐ

Thiết bị đo độ dẫn điện sau khi hiệu chuẩn được dán tem, cấp giấy chứng nhận hiệu chuẩn kèm kết quả hiệu chuẩn.

Chu kỳ hiệu chuẩn được khuyến nghị: 01 năm