Advies
De waterkwaliteit speelt een belangrijke rol bij talrijke productie- en verwerkingsactiviteiten. Van temperatuur tot zuurgraad en zuurstofverzadiging tot elektrische geleidbaarheid. De kwaliteit van het water kan gemakkelijk en nauwkeurig worden gecontroleerd met meetapparatuur die speciaal is afgestemd op de respectieve fysische, chemische of microbiologische eigenschappen.
Op deze pagina presenteren wij de belangrijkste watermeters en hun functies.
Het typische apparaat is handig, mobiel, relatief eenvoudig te bedienen en heeft een digitaal display. Het is niet alleen geschikt voor het bepalen van de kwaliteit van drinkwater, een even belangrijk toepassingsgebied is de analyse van proceswater, in de volksmond ook wel grijs water, industrieel water of bedrijfswater genoemd. Aangezien dit water in veel gevallen rechtstreeks in contact komt met machines, kunnen opgeloste stoffen of deeltjes schade veroorzaken. Het gaat bijvoorbeeld om verstopping in filters, corrosie, ongewenste oxidatie of elektrische storingen door een hoog geleidingsvermogen.
Naast meetapparatuur voor afzonderlijke watereigenschappen zijn ook combinatie-instrumenten beschikbaar. Zij registreren verschillende parameters tegelijk en zijn daarom in de praktijk vrij populair.
Een pH-meter is een instrument voor het meten van de waterstofionenactiviteit in vloeistoffen of waterige oplossingen. De zuurgraad of alkaliteit wordt gemeten, uitgedrukt als de pH-waarde. Het ligt over het algemeen tussen 1 en 14, waarbij niveau 7 als neutraal wordt beschouwd. Waarden daaronder zijn zure oplossingen, waarden daarboven zijn alkalische oplossingen. Zoutzuur heeft bijvoorbeeld een pH-waarde van 1, en natronloog heeft een pH-waarde van 14.
De pH-meter bestaat gewoonlijk uit drie verschillende onderdelen: een pH-elektrode, een referentie-elektrode en een display met hoge ingangsimpedantie. Beide elektroden bestaan uit een met zilverchloride beklede zilverdraad en bevinden zich gewoonlijk samen in een glazen sonde.
In de sonde bevindt zich een bufferoplossing met een pH-waarde van 7 als referentie. Deze waarde wordt in het apparaat opgeslagen. Vervolgens wordt de referentieoplossing vervangen door het monster. De nu gemeten pH-waarde komt dus overeen met het verschil tussen de referentieoplossing en de monsteroplossing. Daarom is het belangrijk het apparaat vóór elke meting te kalibreren met geschikte bufferoplossingen.
Water wordt beschouwd als een universeel oplosmiddel omdat het moleculen van verschillende stoffen kan oplossen en absorberen. Het aantal opgeloste vaste stoffen in een volume water wordt TDS genoemd, van het Engelse "Total Dissolved Solids".
TDS kan bestaan uit zowel organische als anorganische stoffen zoals metalen, mineralen, zouten en ionen die in een bepaald volume water zijn opgelost. De twee belangrijkste methoden om de totale hoeveelheid opgeloste vaste stoffen te meten zijn de gravimetrische analyse en de geleidbaarheid van het monster. De gravimetrische methode is de meest nauwkeurige en bestaat erin het vloeibare oplosmiddel te verdampen en de massa van het resterende residu te meten. Deze methode is over het algemeen de beste, maar ook tijdrovend. Wanneer anorganische zouten het grootste deel van de vaste stoffen uitmaken, zijn geleidingsmethoden geschikter.
De elektrische of specifieke geleidbaarheid van water houdt rechtstreeks verband met de concentratie van opgeloste geïoniseerde vaste stoffen. De ionen geven het water het vermogen om elektrische stroom te geleiden. Deze stroom kan dus worden bepaald met een specifieke geleidbaarheidsmeter of een TDS-meter. De TDS-waarde wordt gemeten in delen per miljoen, oftewel ppm, oftewel milligrammen per liter.
Het is belangrijk te weten dat een TDS-meter weliswaar de TDS-concentratie in het water meet, maar niet zegt welke verontreinigende stoffen het water bevat. Ook een TDS-meter kan alleen opgeloste vaste stoffen meten. Sommige verontreinigingen, zoals bepaalde metalen, chemicaliën, geneesmiddelen en pesticiden, kunnen niet door een TDS-meter worden gedetecteerd.
Zuurstof is bekend als een moleculair bestanddeel van water en is vaak van cruciaal belang voor de waterkwaliteit. Het gehalte ervan kan echter aanzienlijk worden verhoogd, hetgeen bij sommige fabricage- en verwerkingsprocessen noodzakelijk kan zijn. Er worden verschillende methoden gebruikt om het zuurstofgehalte in water te meten; een van de meest voorkomende is de galvanische meting.
De hier gebruikte sensor heeft elektroden van ongelijke metalen. De anode is gewoonlijk gemaakt van zink, lood of een ander actief metaal, terwijl de kathode gemaakt is van zilver of een ander edelmetaal. Een elektrolytoplossing met natrium- of kaliumhydroxide dient als katalysator voor de zuurstofreactie.
De ongelijke elektroden polariseren zichzelf, waarbij de elektronen intern van de anode naar de kathode bewegen. De kathode zelf verandert niet, zij dient alleen om de elektronen door te geven en komt niet tussenbeide in de reactie. Zo wordt alleen de anode geoxideerd en wordt de zuurstof op het oppervlak van de kathode gereduceerd. De zilveren kathode ontvangt elektronen van de anode en geeft ze door aan de zuurstofmoleculen. De door de zuurstofreductie opgewekte stroom is evenredig met de partiële druk van de zuurstof in het watermonster.
Naast meetinstrumenten met sensoren die rechtstreeks in contact staan met het monster, zijn er ook contactloze methoden. De belangrijkste is fotometrie. Bij fotometers wordt de transmissie van licht bij een bepaalde golflengte gemeten door een van kleur veranderd watermonster.
De eerste meting wordt uitgevoerd door een lichtbron op een onbehandeld watermonster, de tweede na toevoeging van een kleurveranderende chemische stof. Afhankelijk van het reagens en de in het monster opgeloste stoffen verandert de kleur van het monster en daarmee de lichttransmissie voor bepaalde golflengten. Het verschil wordt bepaald door de verschillende uitgangsspanningen van een fotocel en weergegeven als ppm. De verontreiniging van het water, bijvoorbeeld met chloor, kan zo gemakkelijk en snel worden vastgesteld. Fotometers zijn gewoonlijk vrij nauwkeurig en kunnen waarden onder 1 ppm bereiken.
De meeste analyseapparaten zijn beperkt tot het weergeven van de respectieve waarden op het display. Alleen hoogwaardige apparaten, bijvoorbeeld voor industrieel of laboratoriumgebruik, zijn uitgerust met interfaces. De populairste bedrade zijn USB en RS-232, de Bluetooth-standaard dient als radio-interface.