سختی سنج(TDS میتر)

سختی سنج آب یا TDS متر چیست؟

دستگاه سختی سنج یا TDS وسیله ای است جهت اندازه گیری مجموع ذرات محلول در مایعات که نشان دهنده ی یون های نمکی موجود در آب می باشد. TDS مخفف Total Dissolved Solid و به معنای کل جامدات محلول است که معادل مجموع غلظت همه یونهای موجود در آب می باشد که به وسیله سختی سنج ها می توان آن را اندازه گیری کرد. واحد سنجش سختی TDS میلیگرم در لیتر Mg/l می باشد که (PPM (part per thousand نیز نامیده می شود. با توجه به اینکه عبور مقدار سختی در آب از حد مجاز آن می تواند منجر به بروزخطراتی برای سلامتی انسان گردد، اندازه گیری مقدار سختی بوسیله سختی سنج ها با دقت بالا ، از موارد مورد توجهی می باشد.
سختی کلی بیانگر مقادیر یون های منیزیم و کلسیم حل شده در آب می باشد . در واقع سختی کلی وسیله ی سنجش یون های فلزاتی چون کلسیم ، منیزیم و روی می باشد که بر اثر عبور آب باران از میان سنگ ها به وجود می آیند .
در بیش تر آب ها ترکیبی از کلسیم ، منیزیم ، نمک و مقادیر کمی از سایر فلزات وجود دارد که این سختی ها به رسیدگی و جلوگیری از افزایش یون های محلول احتیاج دارد . ابتدا در آب سختی موقت شکل گرفته و با ورود کربنات به آب ، سختی کلی شکل می گیرد .

حداکثر مقدار مجاز TDS آب آشامیدنی در استاندارد آب شرب ذکر شده است. این مقدار در استاندارد آب شرب ایران 1500 و در شرایط ویژه 2000 میلی گرم در لیتر ذکر شده است.
با توجه به اینکه قلیایی، اسیدی و سختی محلول با هم رابطه ی مستقیم داشته و افزایش یکی از آنها سبب افزایش دو تای دیگر نیز می شود، بسیاری از دستگاه های سنجش توانایی اندازه گیری چندین پارامتر را دارا می باشند و اغلب می توانند قلیائیت، اسیدیته، کلرید، سختی کل، اکسیژن، کلر، آمونیاک، فسفات،هیدرازین را اندازه گیری کنند. این نوع دستگاه ها از نظر روش سنجش به دو گروه تقسیم می شوند:

۱- کیت حجم سنجی

رایج ترین و دقیقترین روش سنجش برای اندازه گیری غلظت یون ها در آب، کیت های حجم سنجی می باشند. در این روش از یک استوانه کوچک و ظرف های مجهز به قطره چکان استفاده می شود. استوانه تا خط نشانه از نمونه، پر و معرفهای لازم به آن اضافه می گردد. قطره قطره از محلول استاندارد به نمونه اضافه می شود. زمانی که تمام یون های مورد نظر با محلول استاندارد واکنش دهد، نمونه تغییر رنگ خواهد داد. این نقطه پایانی شناخته می شود. تعداد قطرات مصرفی از محلول استاندارد ضربدر ضریب مشخص، غلظت یون مورد نظر را تعین خواهد کرد.

2- کیت رنگ سنجی

توسط این نوع کیت، غلظت یون مورد نظر از طریق رنگ سنجی اندازه گیری می شود. مقدار معینی از معرفهای شیمیایی به نمونه اضافه می شوند، این معرفها با یون مورد نظر واکنش می دهد و رنگ خاصی ایجاد می کند، غلظت یون توسط مقایسه شدت رنگ ایجاد شده با نمونه رنگهای ظرف آزمایش تعیین می شود.

پارامترهای مهم در انتخاب سختی سنج

• قابلیت اندازه گیری پارامترهای مختلف( PH، , EC, TDS, ORP شوری, کنداکتیویمتر, سختی, هدایت)
• دقت اندازه گیری
• محدوده اندازه گیری
• قابلیت کالیبره کردن اتوماتیک
• داشتن استاندارد IP57 برای بدنه ضد آب و مقاوم ABS
• قابلیت اتصال به کامپیوتر
• قابلیت ثبت اطلاعات

TDS متر چگونه کار می کند؟

TDS متر با هدایت کار می کند و رسانایی آب را اندازه گیری می کند. با PPM (قطعات در هر میلیون) اندازه گیری می شود.
آب خالص H2O یا آب مقطر الکتریسیته را هدایت نمی کند ، بنابراین اگر یک دستگاه TDS متر در آب کاملاً مقطر غوطه ور شود ، در صورت وجود اثری از مواد معدنی در آب ، "0" یا تعداد بسیار کم حاصل می شود. این بار الکترون ها است که مواد معدنی منتقل کننده الکتریسیته را تشکیل می دهد. به طور خلاصه ، آب با مواد معدنی بیشتر برق بیشتری نسبت به آب بدون مواد معدنی هدایت می کند.
اگر نمک آشپزخانه را در یک آب مقطر قرار دهیم ، خواهیم دید که میزان خوانش TDS متر بسته به مقدار نمکی که اضافه می کنیم ، افزایش می یابد. افزودن نمک بسیار کم می تواند هدایت را به میزان قابل توجهی تغییر داده و مقدار آن را فقط با کمی نمک از 0 به 500 ppm تغییر دهد.

نمک یک کلرید سدیم است و از دو ماده معدنی تشکیل شده است. اگر این دو ماده معدنی ، سدیم و کلرید را به آب اضافه کنیم ، بار الکترونیکی این عناصر باعث هدایت الکتریسیته ، افزایش رسانایی و اندازه گیری TDS در آب می شود.

آیا می توان متوجه شد که چه مواد معدنی در آب با دستگاه TDS متر حل می شوند؟

نه. تشخیص مواد معدنی مختلف در آب امکان پذیر نیست. TDS متر یک اندازه گیری هدایت عمومی را محاسبه می کند که به مقدار کلی مواد معدنی محلول در آب بستگی دارد. بنابراین ، ما نمی توانیم بدانیم که کلسیم ، منیزیم یا پتاسیم ، مثلاً آب ، چه سطحی دارد.

آیا سختی سنج کیفیت آب را نشان می دهد؟

خیر. برای آگاهی از کیفیت آب ، لازم است تجزیه و تحلیل کاملی از آب انجام شود.

اگر یک TDS متر در یک لیوان آب بطری معدنی ضعیف غوطه ور شود ، مقدار قرائت بسیار کم خواهد شد ، در حدود 50 ppm.
اگر در آب بطری معدنی تری غوطه ور شود ، به تعداد ppm 500 می رسد.
اگر در آب معدنی بالا غوطه ور شود ، به عددی بالاتر از 1500 ppm می رسد.
در هر سه مورد آنها آب بطری مناسب برای مصرف اما با سطح مواد معدنی و رسانایی متفاوت هستند. ما نمی توانیم نتیجه بگیریم که آب با مواد معدنی کمتر از آب با مواد معدنی بیشتر بهتر است ، زیرا خواندن دستگاه TDS متر نتیجه ای در مورد کیفیت آنها ارائه نمی دهد.

 آیا می توان آلودگی را با TDS متر کشف کنید؟

نه ، زیرا این یک خوانش عمومی برای رسانایی است. برای شناسایی آلودگی لازم است تجزیه و تحلیل دقیق آب انجام شود. به همین دلیل در شبکه های آب آشامیدنی که معیارهای WHO را رعایت می کنند استفاده از فیلتر را محدود می کنند.

 با اندازه گیری TDS آب توسط دستگاه TDS متر حالت های زیر پیش می آید:

مقدار TDS زیر ۲۰۰ میلی گرم در لیتر( یاppm ) ، خوب و مقدار  ۱۰۰ میلی گرم در لیتر ، عالی است.

در صورتیکه مقدار TDS از این سطح خیلی پایین تر آید ( حدود ۲۰ یاکمتر ) ، به دلیل خروج مواد معدنی  ،

آب ph کمتری پیدا می کند و اسیدی تر یا خورنده می گردد.

این شرایط تغییر قابل توجهی نیز در طعم آب ایجاد می کند.

بین ۲۰۰ تا ۳۰۰ وسط این نمودار است و نشان می دهد که اّب قابل مصرف است ( مناسب ) .

مقادیر بالای ۴۰۰ میلی گرم در لیتر ، آب را به عنوان غیر آشامیدنی معرفی می نماید.

و باید هر چه سریع تر جهت تعویض ممبران اقدام نمود.

TDSمتر چه چیزهایی را اندازه گیری نمی کند؟

TDSمتر، میزان آلوده بودن آب را تعیین نمی کند .

این دستگاه به شما نمی گوید که آیا آب سالم است یا نیست.

TDS متر ، مقدار کل مواد جامد محلول در آب را به صورت یون های محلول در ان اندازه گیری می کند

و از آنجا که معیار سنجش تنها بار یون ها می باشد ( و نه نوع آنها ) بنابراین نمیتواند بین مواد معدنی

مفیدی چون کلسیم ، منیزیم یا پتاسیم با مواد معدنی مضر و خطرناک مانند فلزات سنگینی چون سرب

یا کادمیوم و آلاینده هایی نظیرآفت کش ها یا مواد شیمیایی دارویی یا کروم شش ظرفیتی یا… تمیز قایل شود.

همچنین در دستگاه هایی که که در یک مرحله مجددا به آب مواد معدنی برگزیده و مفید اضافه می کنند

هنگام اندازه گیری TDS نمی توان تعیین نمود که چه مقدار از آن ، مربوط به املاح اولیه حذف نشده و

چه مقدار آن مربوط به مواد معدنی اضافه شده به آب است.

کالیبراسیون دستگاه سختی سنج(TDS میتر)

دستگاه های سختی سنج یا TDS ، نمیتوانند کاملا دقیق باشند و عدد بدست آمده از آنها ، حدودی می باشد . اگر بخواهیم به صورت دقیق مقدار TDS را اندازه گیری کنیم ، باید به روش های آزمایشگاهی و دقیق عمل کنیم . در دستگاه های سختی سنج ، ما درواقع EC آب ( هدایت الکتریکی آب ) را اندازه گیری می کنیم  و سپس با استفاده از فرمول TDS = K x EC ، میزان TDS بدست می آید . در این فرمول ، K یک متغیر است که در شرایط مختلف و در آبهای مختلف ، عدد متغییری دارد . شرکتهای مختلف در هنگام ساخت سختی سنج ، از یک متغییر ثابت استفاده میکنند و به همین علت ، دستگاه های TDS سنج مختلف ، ممکن است برای یک آب ، عددهای متفاوتی را نشان دهند که کاملا منطقی می باشد . همچنین ممکن است یک دستگاه در TDS های پایین ، عدد دقیقی را نشان دهد اما در TDS های بالا ، عدد آن خطای زیادی داشته باشد . معمولا ضریب K ، در دستگاه های سختی سنج 0.5 تا 0.6 انتخاب می شود .

اکنون با توجه به این خطای ذاتی دستگاه های TDS سنج ، بعضی از شرکتها از قابلیت کالیبره شدن برای آنها استفاده کرده اند . بوسیله این توانایی ، ما میتوانیم اقدام به تنظیم دقیق دستگاه سختی سنج کنیم تا خطای آنها به حداقل برسد . بخصوص تنظیم و کالیبره کردن دستگاه سختی سنج ، برای کارهای تحقیقاتی و آزمایشگاهی توصیه می شود .

جهت کالیبره کردن دستگاه سختی سنج ، باید نکاتی را مد نظر داشته باشید که در زیر آمده است .

1- دستگاه سختی سنج شما ، قابلیت کالیبره شدن داشته باشد . اغلب دستگاه های سختی سنج ارزان قیمت ، قابلیت کالیبره شدن ندارند .

2- برای کالیبره شدن ، با توجه به آبی که قرار است مورد استفاده قرار دهید ، محلول را نیز در همان محدوده انتخاب کنید . به عنوان مثال ، اگر قرار است که آبی را مورد تست قرار دهید که در محدوده 800 تا 1000ppm قرار دارد ، بهتر است از مثلا محلول کالیبره 917ppm استفاده کنید . 

3- کالیبره شدن ربطی به باطری دستگاه ندارد و با تعویض باطری ، کالیبره شدن ضروری نیست.