Система управления рН

[mazapura]

В рамках большого проекта была поставлена задача проверить-испытать рН-контроллер UP D-813. Это устройство, как сейчас модно, 2в1 - два-в-одном - так как имея измеритель pH логично добавить функцию включателя-выключателя, что и реализовано в данном приборе.

Сам контроллер был рассмотрен в теме Сергея (Starcomputer) Таранченко “Тестирование pH controller 2 in 1”

Для работы с рН-контроллером необходим ещё и выносной электрод, т.к. контроллер поставляется без электрода. Был выбран “родной” электрод UP D-815.


В коробке с рН-контроллером есть инструкция по работе с прибором (на английском и китайском языках), две баночки с калибровочными жидкостями pH 4,01 и 7,00.

Первым делом следует откалибровать прибор. Для этого подсоединяем электрод к BNC-гнезду прибора, переключателем устанавливаем режим работы “PH”, открываем жидкости, погружаем электрод в эти жидкости и подстраиваем прибор.

Вначале настраиваем контроллер по жидкости pH 7,00, - погружаем электрод в зеленоватую жидкость и левым колёсиком подстраваем показания прибора поближе к значению 7,00. В моём случае я смог подстроить прибор до значения 6,99:


Вторым шагом была калибровка контроллера по жидкости рН 4,01. Аналогично предыдущему случаю, - погружаем электрод в оранжевую жидкость и поворачивая правое колёсико пытаемся* подстроить показания наиболее близкие к 4,01:


* - “пытаемся”, т.к. прибор новый и шаговые выступы с обратной стороны колёсика ещё не стёрты и, в некоторых случаях, “перескакивают” значения, например: долго не мог установить 7,00 - всё время получалось либо 6,99, либо 7,01.

Теперь, для продолжения испытаний, поставим задачу - достичь в небольшом объёме значение жидкости (воды) рН =5,0 и удержать это значение.

Для решения поставленной задачи, кроме контроллера, был задействован баллон с CO2, регулятор подачи углекислоты DC01-01, распылитель UP G-024 S и сама ёмкость с осмосной водой (около 3 л):


Вилка питания электромагнитного клапана была подключена в выходную розетку рН-контроллера.

Устанавливаю контролируемое значение. Для этого переключаю прибор в режим “SET” и ручкой “SET” (установка) выставляю требуемое значение. Я выбрал “экстремальные” 5,50. Т.к. прибор новый, пришлось немного повозиться в настройкой - значения постоянно перескакивали ))


И последнее - для работы прибора нужно переключить его в режим “РН” и выбрать, какое действие нам нужно - понижать рН или повышать. Т.к., мы имеем более высокое значение рН, чем нам нужно, то и устанавливаем переключатель в режим “HI”:


Дальнейшие действия сократились до наблюдения. Т.к. значение рН для осмосной воды было равно 6,83, то сработал электро-магнитный клапан и стала поступать углекислота. Через пару часов значение рН опустилось до 5,45 и контроллер отключил питание на розетке, СО2 перестало поступать, показания стали увеличиваться.

В общем, в своей небольшой ёмкости я смог удерживать значение рН в пределах 5,45-5,55.
В какой-то момент я сообразил, что, возможно, моя модель аквариума не совершенна, т.к. в ней отсутствует движение воды.

Сегодня я добавил распылитель с компрессором для перемешивания воды.
Значения измерений записываю в табличку:

время, мин . . . . минерализация, ppm . . . . pH
. . . . 0:00. . . . . . . . . . . . . . 35 . . . . . . . . . . . . . . 6,89
. . . . 0:15. . . . . . . . . . . . . . 39 . . . . . . . . . . . . . . 6,62
. . . . 0:30. . . . . . . . . . . . . . 38 . . . . . . . . . . . . . . 6,41
. . . . 0:45. . . . . . . . . . . . . . 41 . . . . . . . . . . . . . . 6,35
. . . . 1:00. . . . . . . . . . . . . . 41 . . . . . . . . . . . . . . 6,33
. . . . 1:15. . . . . . . . . . . . . . 41 . . . . . . . . . . . . . . 6,32
. . . . 1:30. . . . . . . . . . . . . . 41 . . . . . . . . . . . . . . 6,33
. . . . 1:45. . . . . . . . . . . . . . 41 . . . . . . . . . . . . . . 6,24
. . . . 2:00. . . . . . . . . . . . . . 42 . . . . . . . . . . . . . . 6,01
. . . . 2:15. . . . . . . . . . . . . . 41 . . . . . . . . . . . . . . 5,74
. . . . 2:30. . . . . . . . . . . . . . 41 . . . . . . . . . . . . . . 5,61
. . . . 2:45. . . . . . . . . . . . . . 42 . . . . . . . . . . . . . . 5,54
. . . . 3:00 OFF. . . . . . . . . . 42 . . . . . . . . . . . . . . 5,46
. . . . 3:15 OFF. . . . . . . . . . 42 . . . . . . . . . . . . . . 5,45
. . . . 3:30 OFF. . . . . . . . . . 42 . . . . . . . . . . . . . . 5,47
. . . . 3:45 OFF. . . . . . . . . . 42 . . . . . . . . . . . . . . 5,50
. . . . 4:00 OFF. . . . . . . . . . 42 . . . . . . . . . . . . . . 5,53
. . . . 4:15. . . . . . . . . . . . . . 42 . . . . . . . . . . . . . . 5,50
. . . . 4:30 OFF. . . . . . . . . . 42 . . . . . . . . . . . . . . 5,45

OFF - рН-контроллер отключил подачу СО2

Из наблюдений:
В стоячей воде уровень рН контролируется изумительно.
При значитетельной продувке воздухом снижение рН замедляется (прим.: нужно повторить интенсивную продувку для того, чтобы удостовериться, что продувка “выводит” СО2 из воды)
При минерализации около 41-42 ppm с цикличностью включения-выключения подачи СО2 в пределах 1,5 часов удалось удержать рН в пределах 5,5 (+/- 0,05).

Эта часть эксперимента делалась с использованием осмосной воды (42 ppm).

Усложним задачу - насколько возможно удержать рН в пределах 5,5 при минерализации, к примеру, 92 ppm?

Добавил в ёмкость воды из крана. Замерил минерализацию - 92 ppm.

время, мин . . . . минерализация, ppm . . . . . pH
. . . . 0:00. . . . . . . . . . . . . . 91 . . . . . . . . . . . . . . . 5,55
. . . . 0:15. . . . . . . . . . . . . . 93 . . . . . . . . . . . . . . . 5,53
. . . . 0:30. . . . . . . . . . . . . . 93 . . . . . . . . . . . . . . . 5,48
. . . . 0:45. . . . . . . . . . . . . . 93 . . . . . . . . . . . . . . . 5,47-5,48

К сожелению, уровень рН не снижается ниже 5,47 и контроллер не отключает подачу СО2, т.е., достигнуто равновесие )), что мне не особенно нужно, т.к. объём испытательного “полигона” менее 5 литров.

Продолжу эксперимент.
Установил другой диффузор, вместо UP G-024 S (100 пузырьков за 54 сек.) поставил UP G-024 L (100 пузырьков за 42 сек.)

время, мин . . . . минерализация, ppm . . . . . pH
. . . . 0:00 OFF. . . . . . . . . . 96 . . . . . . . . . . . . . . . 5,57
. . . . 0:15 OFF. . . . . . . . . . 98 . . . . . . . . . . . . . . . 5,50
. . . . 0:30 OFF. . . . . . . . . . 97 . . . . . . . . . . . . . . . 5,48
. . . . 0:45 OFF. . . . . . . . . . 97 . . . . . . . . . . . . . . . 5,48
. . . . 1:00 OFF. . . . . . . . . . 97 . . . . . . . . . . . . . . . 5,49
. . . . 1:15 OFF. . . . . . . . . . 96 . . . . . . . . . . . . . . . 5,53
. . . . 1:30. . . . . . . . . . . . . 101 . . . . . . . . . . . . . . . 5,55
. . . . 1:45. . . . . . . . . . . . . . 98 . . . . . . . . . . . . . . . 5,57
. . . . 2:00. . . . . . . . . . . . . . 99 . . . . . . . . . . . . . . . 5,57
. . . . 2:15. . . . . . . . . . . . . 101 . . . . . . . . . . . . . . . 5,59
. . . . 2:30. . . . . . . . . . . . . 100 . . . . . . . . . . . . . . . 5,60
. . . . 2:45. . . . . . . . . . . . . . 99 . . . . . . . . . . . . . . . 5,60
. . . . 3:00. . . . . . . . . . . . . . 96 . . . . . . . . . . . . . . . 5,61

При минерализации 100 ppm в 5 литрах уровень pH держится на 5,60 - совершенно не подходит.

На следующий день я добавил ещё немного воды из-под крана (145 ppm) и установил навесной фильтр для помешивания воды.
Производительность фильтра пришлось уменьшить до минимума, а уровень pH поднялся до 5,66 и ниже сбить не удалось.

Делаю промежуточные выводы:
кислой может быть только мягкая и очень мягкая вода.

Вновь заливаю осмос (31 ppm) и устанавливаю pH =5,50.
Дополнительно устраиваю перемешивание воды продувкой и/или фильтром.
Посмотрю, насколько сложно удержать нужный уровень рН?

продолжение следует

[Chaiinik]

Допис від mazapura

Делаю промежуточные выводы:
кислой может быть только мягкая и очень мягкая вода

ИМХО, стоило столько мучиться чтобы прийти к общеизвестному В сущности, я бы сформулировал - кислой может быть вода с низким кН. Точнее: чем ниже кН тем меньше кислоты необходимо для снижения рН. И что?
Сделать воду кислой легко, сломал кислотой карбонатный буфер, и вперёд, на мины. Но вот дальше - интереснее. Способы поддержания низкого(ниже 5,5) рН на постоянном уровне, без скачков сторону закисания - вот это действительно может быть интересно.

[Chaiinik]

В сущности, когда я был полон энтузиазма , то планировал играться сочетанием: низкий кН(мягкая вода, 3-4град) + гуминовые кислоты (торф) + СО2(в качестве стабилизатора, как известно, углекислота не стабильна, и излишек относительно легко удаляется из воды).Скрытый текст

Но... природная лень помешала мне вдоволь поизмываться над рыбками...

[mazapura]

Допис від Chaiinik

стоило столько мучиться чтобы прийти к общеизвестному

ну, а как же по-другому? ))
пока по пальцу не долбанешь молотком - не догадаешься, что больно

[Chaiinik]

Ну дык, для того много умных книжек есть, и везде написано, что по пальцу молотком - необязательно. Вот к примеру: Живая вода. Аквариумная гидрохимия. Определение временной, или карбонатной жесткости воды. или Влияние жесткости воды на кислотность | Любителям аквариума
И таких инструкций "по обращению с молотком и пальцами" - завались.

З.Ы. Искал когда-то кислый буферный раствор, но хим.состав привёл в шок и трепет.

ацетатная буферная система СН3СОО-/СН3СООН в растворе СН3СООNa и СН3СООН, область действия рН 3, 8 – 5, 8.

Читать полностью: http://www.km.ru/referats/E64B4D6257...91525238DDB7A0

Ацетат натрия??? Уксусная кислота??? И вот тут я понял, что "шипко глыбоко копаю" (по выражению хорошего приятеля) и что на хим.факультет универа мне уже поздновато... и на том успокоился.
Скрытый текст

Сейчас смягчаю водичку, немножко балуюсь торфом и ольхой... но так, понемножку и осторожно. А то дикросусам накислил - а им чегой-то нехорошо стало, а казалось бы: чёрная вода, "риоНегро, Атабапо" и т.д... Но при 6,5 им хорошо, а при 5,5 - уже и дышать тяжко, и чесаться начали... А вроде снижал не торопясь(сразу говорю). А им всё равно - не понравилось. Благо, щёлочь прямо из крана течет - никто не умер.
Руки кривые мабуть. Не моё это.

[mazapura]

Допис від Chaiinik

Вот к примеру:

у нас теж є хороші статті ))
Жесткость воды: основные понятия (перевод статьи)

[Chaiinik]

Допис від mazapura

у нас теж є хороші статті ))
Жесткость воды: основные понятия (перевод статьи)

Ну не знаю. Это как раз из тех случаев, когда если до прочтения кажется, что что-то понимал, то после прочтения эта иллюзия полностью рассеивается. К примеру:

Допис від ЕвгенийЛ

Пример того, как увеличение карбонатов либо приведет к увеличению уровня pH либо потребует уравновешивающей добавки CO2 для поддержания уровня pH.

Если NaHCO2 добавялется в аквариумную воду, дополнительные карбонатные ионы приведут к смещению реакции в уравнении (2) в левую сторону. Это приведет к формированию бОльшего количества угольной кислоты, связывающей H+ ион и, таким образом, к повышению уровня pH.

Чуствуешь себя пятикласником пропустившим первое полугодие и вдруг заявившимся на урок.
Почему "NaHCO2 добавляется в аквариумную воду"? Вернее: почему "NaHCO2"(формиат натрия), и зачем вдруг "добавляется"? - Почему сформируется б О льшее количество угольной кислоты и при этом повысится рН? Ну и т.п.

[glottis]

Вопрос: а че у вас осмос такой себе 31 ppm (это показания TDS?)

[mazapura]

Ответ: мембрана "старенькая" (да, это показания солемера TDS-3 Meter-а)