เจาะลึกแนวคิด และวิธีลดค่า conductivity ของน้ำ

ค่า conductivity ของน้ำคืออะไร?

ค่า conductivity ของน้ำคือ การวัดว่าน้ำสามารถนำไฟฟ้าได้ดีแค่ไหน โดยเกลือแกง และสารอนินทรีย์อื่นๆ จะมีค่าที่สูงขึ้นเมื่อความเค็มเพิ่มขึ้น โดยสารประกอบอินทรีย์ เช่น น้ำมันจะนำกระแสไฟฟ้าไม่ดี ดังนั้นจึงมีค่า conductivity ที่ต่ำเมื่ออยู่ในน้ำ และปัจจัยอื่นอย่างอุณหภูมิยังส่งผลต่อการนำไฟฟ้าอีกด้วย โดยยิ่งอุณหภูมิที่สูงขึ้นเท่าไหร่ค่า conductivity ของน้ำจะยิ่งสูงขึ้น

น้ำบริสุทธิ์เป็นตัวนำไฟฟ้าที่ไม่ดี ค่า conductivity ของน้ำก็ต่ำ ส่วนน้ำบาดาลส่วนใหญ่มาจากฝน และมีสารละลายอื่นเจือจาง ดังนั้นค่า conductivity ของน้ำจึงต่ำเมื่อน้ำฝนซึมลงสู่ดินสารละลายจะผ่านแร่ธาตุในดินกับหินทำให้ค่า conductivity ของน้ำเพิ่มขึ้น โดยสารละลายในน้ำบาดาลอาจเกิดจากธรรมชาติ เช่น แคลเซียมคาร์บอเนตที่ละลายจากหินปูน หรืออาจเกิดจากพฤติกรรมของมนุษย์ก็ได้ เช่น การทำเกษตรกรรมโดยใช้ปุ๋ยไนเตรต

น้ำทะเลมีความเค็มมาก ค่า conductivity ของน้ำจึงสูง ความแตกต่างของการนำไฟฟ้าระหว่างน้ำทะเลและน้ำบาดาลนั้นเห็นได้ชัดเจนมาก ดังนั้นการวัดค่า conductivity ของน้ำจึงเป็นสิ่งที่มีช่วยในการตรวจสอบสิ่งปนเปื้อนของน้ำได้

วิธีลดค่า conductivity ของน้ำ

• การเติมสารเคมีให้ตกตะกอน

สามารถเปลี่ยนแปลงค่า conductivity ของน้ำ โดยเติมสารตกตะกอนทางเคมี เช่น ไอร์ออน(II)คลอไรด์(FeCl2), ไอร์ออน(III)คลอไรด์ (FeCl3) หรือไอร์ออนไนเตรต (Fe(NO3)3) ลงในน้ำ โดยการเติมสารตกตะกอนทางเคมีช่วยให้อนุภาคในน้ำเกาะตัวกันได้ง่ายขึ้น ทำให้เกิดการรวมมวลที่ใหญ่ขึ้น และทำให้แยกสารออกจากกันได้ง่ายขึ้นโดยใช้การกรองหรือตกตะกอนหลังจากการจับตัวเป็นก้อนแล้ว วิธีนี้นิยมนำมาใช้กันมากเพื่อลดค่า conductivity ของน้ำในโรงบำบัดน้ำและใช้ประมวลผลตัวอย่างเพื่อการตรวจสอบกระบวนการใช้งาน

• รีเวอร์สออสโมซิส (Reverse osmosis)

เป็นวิธีการที่ใช้ได้ดีแต่มีราคาสูง โดยเป็นรูปแบบหนึ่งของการทำน้ำให้บริสุทธิ์ โดยที่โมเลกุล ไอออน และอนุภาคขนาดใหญ่ที่ไม่ต้องการจะถูกกรองออกด้วยแรงที่น้ำผ่านเมมเบรนที่ซึมเข้าไปได้บางส่วน

วิธีรีเวิร์สออสโมซิสโดยทั่วไปจะใช้ในกระบวนการกำจัดแร่ธาตุทางอุตสาหกรรม เนื่องจากจะกำจัดแร่ธาตุทั้งหมดในน้ำได้ประมาณ 99% แล้วยังมีค่า conductivity ของน้ำประมาณ 10-20 μS/cm

หากต้องการค่านำไฟฟ้าที่ต่ำกว่านั้นต้องทำการเพิ่มตัวกรอง  (cartridge) ที่สามารถลดการแลกเปลี่ยนไอออนหลังจากกระบวนการ RO จะสามารถลดค่าการนำไฟฟ้าให้น้อยกว่า 1 μS/cm ได้

• การกลั่น (distillation)

การกลั่นน้ำจะทำให้น้ำเดือดจนระเหยและควบแน่น ทิ้งสิ่งเจือปนไว้ และได้น้ำที่สะอาดและบริสุทธิ์ โดยประสิทธิภาพของการกลั่นน้ำขึ้นอยู่กับสารปนเปื้อนในน้ำ เนื่องจากสารประกอบอินทรีย์บางชนิดมีจุดเดือดต่ำกว่าน้ำสารปนเปื้อนจึงสามารถย้อนกลับเข้าไปในน้ำได้ ดังนั้นเครื่องกลั่นน้ำส่วนใหญ่จึงใช้สารกรอง โดยปกติจะมีถ่านกัมมันต์ (Activated carbon) เพื่อดักจับสิ่งปนเปื้อนที่เหลืออยู่

รีเวิร์สออสโมซิสเป็นวิธีที่ใช้ในการลดการนำไฟฟ้าของน้ำได้ดีกว่าวิธีการกลั่นน้ำ เนื่องจาก RO ส่งน้ำผ่านตัวกรองหลายตัว เพื่อกำจัดแร่ธาตุทั้งหมดออก ตามด้วยการเติมแร่ธาตุที่มีประโยชน์ลงไปในน้ำ เพื่อปรับปรุงคุณภาพน้ำ แม้ว่าการกลั่นจะทำให้น้ำบริสุทธิ์ แต่ก็ไม่ได้เพิ่มแร่ธาตุที่มีประโยชน์ลงในน้ำไปด้วย

การวัดค่า conductivity ในน้ำ

วัดค่า conductivity มีการใช้ทั่วไปในด้านการเกษตร การตรวจสอบสิ่งแวดล้อม และกระบวนการทางอุตสาหกรรม โดยสิ่งที่จำเป็นต้องมีในการวัดค่า EC มีดังนี้:

• เครื่องวัด conductivity: เครื่องวัดมีทั้งแบบมือถือหรือตั้งโต๊ะ โดยตัวเครื่องจะทำการวัดค่า conductivity ของสารละลายในหน่วย มิลลิซีเมนส์ต่อเซนติเมตร (mS/cm) หรือ ไมโครซีเมนส์/เซ็นติเมตร (µS/cm)
• อิเล็กโทรด: เครื่องวัดส่วนใหญ่จะมาพร้อมกับอิเล็กโทรด โดยอิเล็กโทรดนี้จะจุ่มอยู่ในตัวอย่างน้ำเพื่อทำการวัดค่า conductivity