產業資訊
許多工業製程中都需要使用較高純度的水,且隨著製程精密度、安全性與產業特性等因素之提高,甚至要求更高品質的純水。若是將水中雜質去除至比電阻18.2MΩ(當25℃時),則定義為超純水,無法達到此數值但有透過各種純化方法製成的水,泛稱為純水。因此透過水質儀器將可有效監測純水設備運作是否正常,濾心耗材是否需更換,以確保使用的品質不受影響。
導電度 / 比電阻
導電度(electrical conductivity , E.C)是量測水樣導電能力之強弱,為將電流通過1平方公分斷面積,長1之液柱時電阻(resistance)之倒數,單位為毫姆歐/公分或微姆歐/公分表示。導電度的大小與水中解離之離子含量之多寡以及溫度有關。另外電阻率(Resistivity)則是水中離子濃度越低時,檢測出的電阻率會越高,如果水中離子濃度越高時,檢測出的電阻率會越低,與導電度則互為倒數關係。
一般來說,μS/cm多用在污水、自來水、RO水等的水質表示(針對水中離子濃度的高低),而MΩ.cm 多數只用在超純水上。然而18.2MΩ.cm為純水的極限程度(總鹽類濃度在1ppb以下),當水中的總離子濃度超過1ppb時, 電阻率就會往下降,如果掉到10MΩ.cm以下時,就表示水中的總離子濃度超過50ppb了,又如果掉到1MΩ.cm以下時,就表示水中的總離子濃度超過500ppb了,根據對水質純度不同的要求,則必須更換耗材,以維持純水的水準。
若是一般的水樣或純水之導電度的測定相當簡便,導電度計亦方便攜帶至現場使用,建議可使用JAQUA的XT-31或Trans的WalkLAB 系列。而實驗室測量較精準的數值,則可購買EZDO的PL-700PC。至於要量測低導電度或比電阻的純水,則必須搭配合適的電極與流通槽設計才可測得。另外亦可考慮安裝線上型比電阻監測控制儀 ,以利長時間監測,歡迎來電洽詢。
總有機碳(TOC)
總有機碳係以主要構成成分碳量表示水體中可氧化的有機物全量,即是每升水中有機物之碳毫克數,單位為mg/L或ppm。
多數人會以18.2MΩ.cm為超純水純度指標,但其背後意義是水中不具有"可導電的汙染物",即為溶於水中的陰陽離子。但不溶於水中的顆粒以及不帶電的微生物、有機物是電阻率看不出來的,故才會提出以TOC來作另一判斷指標,若是過高將影響實驗結果、損壞設備、汙染產品。
總硬度
水中之多價陽離子是導致水具有硬度的主要原因,多價陽離子中,尤以鈣與鎂離子兩者為天然水中之陽離子,其餘如鐵、錳等亦可能存在天然水中,但其相對含量低,常予以忽略不計。其單位主要有重量濃度(mg/L)或當量濃度(meq/L)表示,由於硬度並非由單一的離子或鹽類提供,表示時必須換算成統一的鹽類,按照當量濃度換算的原則,以氧化鈣或碳酸鈣的重量濃度來表示,如: 1meq/L的硬度等於28mg/L的氧化鈣或50mg/L碳酸鈣。另外各國常用"度"作為硬度單位,例如: 美國1度=1mg CaCO3/L、德國1度=10mg CaO/L、法國1度=10mg CaCO3/L,與英國1度=10mg CaCO3/0.7L。
水中硬度之高低,對工業用水之管理相當重要,這是因為大部分均有冷卻水及鍋爐系統,若不予以注意控制硬度,除會降低機械效率,增加操作成本外,尚有造成鍋爐發生爆炸之危險,故工業用水中硬度之監控測量相當重要。
量測的儀器推薦使用WATER I.D.的PrimeLab2.0 或PoolLab 1.0,搭配其專屬試劑,可有效測量數值。或者用水質離子測試包、水質滴定測試組、水硬度化學測試組HI3812,快速比色取得概略數值。我司亦有提供線上型硬度儀,以利長時間監測,歡迎來電洽詢。
色度
色度顧名思義是指水中的顏色程度,因為自然界的金屬離子(諸如鐵及錳離子)、泥炭土、府植質、浮游生物、水草、微生物及工業廢水等,常使水源帶有顏色,當水樣中含有懸浮固體物時,水之色度不僅來自水溶液中的物質,也會受懸浮固體物的影響。因此可將色度分為真色(true color)與外觀色(apparent color)。真色是將水樣經離心或過濾的程序去除懸浮固體物所得的水樣色度;外觀色則是水樣直接測得之色度,也稱為視色。
如果色度很高,一般必然質疑水質的純淨程度。因此在淨水工程上,均相當重視色度之高低。部分水中造成色度之有機物質,在加氯消毒後,會形成含氯有機化合物,如三鹵甲烷等,則是色度偏高水質可能衍生的問題。此外,工業用水諸如紡織染整用水,對色度的要求亦很高,以避免水中色度對產品品質造成影響。
量測的儀器推薦使用WATER I.D.的PrimeLab2.0,便可有效測量數值。
濁度
係指水樣的混濁程度,基本上濁度是一個水樣之光學性質,水樣中有懸浮物質存在時,可散射光線,其散射強度與懸浮物質之量及性質有關。會造成混濁度的懸浮物質,種類相當多,諸如黏粒、粉粒、有機物、浮游生物、微生物等,其大小從小的膠狀分子(1~100nm),到大而分散的懸浮物質不等。
此參數在自來水應用是相當重要的指標,濁度過高使外觀上有不潔淨的感覺;使過濾設備負荷增加,砂濾也無法達到效率,且增加清洗費用;進行消毒時,有些細菌或微生物會吸附著在造成濁度的顆粒上,而得以抗拒氯氣或臭氧等消毒劑,使消毒不易完全。進而也應用在純水系統上面,透過濁度數值的監控,可確保水的純化程度。
攜帶型的儀器推薦使用WATER I.D.的濁度分析儀,搭配其專屬配件組,可有效測量數值。經濟款的濁度計則可選擇EZDO的TUB-430,另外亦可考慮安裝線上型儀表,如OPTEX的TSC-10,以利長時間監測。
氯離子
氯離子(Cl-)是水中主要的陰離子之一,在不同的水中有不同的濃度範圍。一般在山區及河川上游的地表水中,氯鹽之含量甚低,但河川下游或靠海的地下水中,有時含量很高,且因為部分地區過度抽取地下水,導致地下水中之氯鹽含量急遽增高。
與硬度相同,水中的氯鹽過高時主要是對金屬管路及結構有害,且會降低冷卻水及鍋爐系統的機械效率,對工業用水之管理相當重要,若不予以控制,則會加速水處理設備的老化,增添新購成本。
量測的儀器推薦使用WATER I.D.的PrimeLab2.0,搭配其專屬試劑,可有效測量數值。或是使用電位差自動滴定儀,採用公告方法: 硝酸汞滴定法(NIEA W406.52C )、硝酸銀滴定法(NIEA W407.51C),適用飲用水或汙水等樣品。
鐵 / 錳
鐵及錳均為岩石及土壤之成分之一,特別是鐵,它是一個存量豐富之元素,因此,鐵的含量往往高於錳。一般而言,水中不常發現鐵之含量超過10mg/L或錳之含量超過2mg/L。通常鐵之氧化數以二價及三價為主,而錳則包括二價,三價,四價,六價或七價,當水中有溶氧存在時,三價鐵及四價錳是唯一比較穩定的氧化態且不易溶於水,故當水中溶氧高時,鐵與錳的含量會較低。可是如果缺氧時就會造成這兩種離子溶解量上升,過高時會導致水中有金屬味、水中出現顏色、阻塞管路等問題,使工業用水的品質下降,並影響工廠產品的品質狀況。
自然界之水,以地下水含鐵錳量較多,地面水相對較少,係由於水中鐵錳大部分來自地層之故。由於地下水是主要的水資源,且常作為工業用水,為免造成使用上之困擾,以及鐵管與鋼管的腐蝕現象,會使管線中的水成為「紅水」;另外在給水工程上,鐵與錳之去除率也常需評估,故鐵、錳之例行性測定成為業者重要的課題。
量測的儀器推薦使用WATER I.D.的PrimeLab2.0,搭配其專屬試劑,可有效測量鐵與錳之數值。若是想簡易快速量測,則可使用水質測試組(轉盤式)。
二氧化矽
為一種酸性氧化物,常見於自然界,因為其是砂的主要成分,溶於水中則以矽酸鹽存在。一般陸域水中矽酸鹽濃度大部分情況下介於1~30 mg/L 之間,少數區域超過100 mg/L,比海域水中多。
由於工業純水系統中的RO膜會被矽酸鹽沉積附著,且無法用清洗方式清除,故過高的矽酸鹽會降低設備效率,以及加速耗材的更換。因此建議需量測原水與純水的矽酸鹽含量,以便確認設備的適用度。
儀器推薦使用WATER I.D.的PrimeLab2.0,搭配其專屬試劑,可有效測量其數值。若是想簡易快速量測,則可使用水質測試組(轉盤式)。
pH
pH是溶液中氫離子活度的一種標度,也就是通常意義上溶液酸鹼程度的衡量標準。通常情況下(25度左右),當pH小於7的時候,溶液呈酸性,當pH大於7的時候,溶液呈鹼性,當pH等於7的時候,溶液為中性。一般來說放流水的pH值期望控制在6.0 ~ 9.0,較不會造成對於環境生物的傷害。
由於純水的離子強度低,超純水更甚,導致pH值測量時干擾因素太多,以及若是沒有隔絕空氣作測量,量到的pH讀值可能僅表示二氧化碳溶解及碳酸解離的程度,無法作為水質純度的參考價值。通常會需要測定pH值是因為其與鹼度有關,且會影響部分純化設備的使用壽命,透過監控確保設備的狀況。
針對純水應用的pH量測建議可使用Trans的WalkLAB系列(搭配純水pH電極與流通槽);實驗室桌上型則可參考JAQUA的BP-11(搭配純水pH電極與流通槽)。若考慮安裝線上型儀表,以利長時間監測,歡迎來電洽詢。