O que é um TDS?

O uso de um medidor de TDS (sólidos totais dissolvidos) para analisar a pureza da água doce tem se tornado comum nos últimos anos. Muitos aquaristas utilizam para determinar se os sistemas de purificação de água da torneira como reverso osmose (RO) ou de reverso osmose / deionizador (RO / DI) estão funcionando corretamente, ou se resinas deionizadoras precisam ser substituídas.

O uso desses dispositivos, no entanto, é sempre questionado. Ao contrário do seu nome, por exemplo, estes aparelhos não medem todos os sólidos dissolvidos em uma solução. Há também muita variação nas leituras entre os aparelhos, mesmo  todos utilizar a unidade  ppm (partes por milhão), ainda assim são diferentes.

Este artigo descreve como funcionam esses medidores, o que detectam e não detectam, e o que essas unidade de medida significam. Você aprenderá também algumas dicas sobre a melhor forma de usá-los.

Como um medidor de TDS funciona:

Os medidores de TDS são, na realidade medidores de condutividade. O funcionamento consiste na aplicação de energia (tensão) entre dois ou mais eletrodos. Íons carregados positivamente (por exemplo, sódio, Na +; cálcio, Ca++; magnésio, Mg + +; íon de hidrogênio, H+, etc) se moverá em direção ao eletrodo de carga negativa, e íons negativamente carregados (por exemplo, cloreto, Cl-; sulfato, SO4- -; bicarbonato, HCO3-; etc.) irá mover em direção ao eletrodo de carga positiva (Figura 1). Pelo fato desses íons estarem carregados e em movimento, eles são constituídos de corrente elétrica. O medidor monitora a quantidade de corrente que passa entre os eletrodos medindo quantos íons há na solução.

Esquema de condutividade  nos eletrodos, mostrando cargas negativas, anions (azul) se movendo para o lado

do eletrodo carregado positivamente, as cargas positivas, cátions (vermelho) se movendo para o lado do eletrodo

carregado negativamente e moléculas neutras (amarelo) sem movimento.

O que um medidor de TDS realmente detectar?

Apesar dos medidores de TDS serem frequentemente utilizados para testar a “pureza” da água, é importante saber o que eles não detectam. Os medidores de TDS só detectam íons carregados em movimento. Eles não irão detectar qualquer composto neutro (sem carga). Estes compostos incluem açúcar, álcool, produtos orgânicos e muitos outros (incluindo muitos pesticidas e seus resíduos), e diversas formas de sílica, amônia e dióxido de carbono. Esses medidores também não detectam partículas macroscópicas, como estes são muito grandes, não se movem em um campo elétrico. Então, se você notar “ferrugem” na água, essas partículas de óxido de ferro, não serão medidas. Bactérias e vírus também não serão detectados.

Portanto, o termo “sólidos totais dissolvidos” é realmente um equívoco. “Íons totalmente carregados” é realmente o que é medido. Então a melhor aplicação para aquários é apenas a medição desses íons.

Além de medir quantos íons estão presentes, é possível deduzir quais íons estão presentes na solução. A Tabela 1 mostra a condutividade de cada íon quando a quantidade é igual na água. Existem diferenças de condutividade entre os grupos de íons, e esse fato torna-se importante na discussão sobre as unidades que são usadas para a condutividade.

Íons com cargas mais elevadas tendem a apresentar maior condutividade porque eles não só transportam mais carga, mas eles respondem mais fortemente a um campo elétrico. Bons exemplos disso são o sulfato (SO4 -) e cálcio (Ca + +), que têm condutividade superior de sódio (Na +) e cloreto (Cl-). Outro efeito é que os íons maiores tendem a ter mais resistência “, a medida que se movem através da água e, portanto, têm menor condutividade. Tal fato não deve ser considerado apenas pelo peso molecular ou carga do íon, a água influencia na movimentação dos íons devido as fortes ligações que está realiza com eles. Com essa consideração, podemos dizer que, por exemplo, o lítio (Li +) é muito menos condutivo que o sódio, que por sua vez é menos condutivo que o potássio (K +).

Tabela 1.  Condutividade relativa em diversos íons.
Cátions:
Condutividade relativa:
Ânions:
Condutividade relativa:
H+
7.0
OH-
4.0
Li+
0.8
Cl-
1.5
Na+
1.0
Br-
1.6
K+
1.5
I-
1.5
Mg++
2.1
NO3-
1.4
Ca++
2.4
acetato
0.8
Zn++
2.1
SO4
3.2

“Posso usar um multímetro para medir a condutividade?

Não. Vários fatores tornam impossível medir com precisão a condutividade com um multímetro convencional. O tamanho e a forma dos eletrodos são fatores significantes, mas o mais importante é o que acontece durante  a operação nesses eletrodos. Se uma corrente contínua (DC) é aplicada na água do mar, inúmeras reações ocorrem quando os íons colidirem com os eletrodos. Alguns íons acabam sendo jogados para fora dos eletrodos, alguns acabam estourando como bolhas de gás, e os eletrodos acabam dissolvendo-os. Esses e outros efeitos acabam mudando a natureza da solução no eletrodo, afetando a condutividade medida.

Então como é que as sondas de condutividade contornam este problema? Eles usam uma corrente alternada (AC) e não contínua (DC). Usando campos que oscilam muito rapidamente, não há nenhum movimento global de íons em direção a um eletrodo ou de outro. Os íons se movem em uma direção em uma pequena fração de segundo, e então de volta na outra direção para a segunda metade do ciclo. Em geral, a solução e eletrodos permanecem inalteradas e a condutividade é medido com precisão. Medidores de condutividade mais modernos utilizam formas de ondas complexas de correntes alternadas (AC) para minimizar as complicações adicionais, tais como capacitância, o que pode interferir com as medições de condutividade simples.

Na prática, as sondas  comerciais possuem dois ou quatro eletrodos, com a versão de quatro eletrodos são mais resistentes a impurezas e outros efeitos que podem causar degradação da medição. Os eletrodos são feitos de materiais não-reativos como epóxi/grafite, vidro/platina ou aço inoxidável. A escolha depende principalmente da natureza da solução a ser testada, por isso, independente do modelo ou marca, serão adequados para água deionizada.

A temperatura afeta na mensuração do TDS?

Um grande problema é que a condutividade de íons na água depende da temperatura. Há uma série de fatores que causam esse efeito, mas uma grande fator é simplesmente que os íons, naturalmente, se movendo mais rápido          acabam ficando mais quentes. Quando o mesmo número de íons estão se movendo mais rápido, a condutividade aparente é maior. A relação entre condutividade e temperatura é complicada e depende da solução que está sendo testado.

A água pura reage de forma direta e linearmente com a temperatura, com a sua condutividade aumentando em 4,55% a cada grau centígrado (2,5% por cada grau Fahrenheit). Soluções de cloreto de sódio tem uma mudança menor, cerca de 2,12% por grau centígrado. Água deionizada e outras águas naturais têm muitos íons diferentes, e alguns sistemas muitas vezes, não respondem linearmente com mudanças de temperatura.

Por este motivo, quase todos os medidores de condutividade medem simultaneamente a condutividade e a temperatura. O sistema eletrônico interno, em seguida, verifica a temperatura, e normalmente apresentam um valor que é “corrigido” para a condutividade na qual estaria em condições normais de temperatura (25 ° C). Alguns usam uma correção fixa (por exemplo, um fabricante utiliza 2,1% por cada grau centígrado, outro usa 1,9% por cada grau centígrado). Equipamentos mais caros, muitas vezes permitem que o usuário selecione o coeficiente de temperatura (eu uso cerca de 2-3% por cada grau centígrado de água da torneira). Outros ainda permitem correções não-linear para ser usado. Se o seu medidor permitir, escolha essa opção, uma vez que é possível uma correção fixa, que é otimizado para sistemas de água potável (muitas vezes chamado nLF). Alguns medidores mais avançados também permitem a correção não-linear de água puríssima. Se o seu aparelho utiliza uma destas correções não-linear, esta função estará presente no manual fornecido.

Em suma, como os medidores de condutividade normalmente corrigem as mudanças de temperatura, a condutividade da amostra de água pode ser medida, independentemente da temperatura da amostra.

O que a unidade “ppm” significa?

Os sistemas de mensurações que os aparelhos medidores TDS utilizam, são ainda mais confusos do que termo TDS. Medidores de condutividade (incluindo o TDS) trabalha principalmente por medição de condutividade. Condutividade em soluções sempre possuem unidades relativas de resistência. Muitas vezes, essas unidades são mS / cm (microsiemens por centímetro), mas para soluções com maior condutividade, mS / cm (millisiemens por centímetro) é normalmente usado (por exemplo, água do mar normal tem uma condutividade de cerca de 53 mS / cm). Para referência, a condutividade da água totalmente pura é de 0,055 mS / cm.

Infelizmente, medidores TDS normalmente não fornecem um resultado em unidades de condutividade inequívoca. Eles internamente convertem suas medições de condutividade em uma unidade diferente: partes por milhão ou ppm. Partes por milhão é o mesmo que mg / kg. Assim, estes dispositivos estão de alguma forma convertendo a unidade de condutividade em uma unidade de peso. O problema é que diferentes usuários e diferentes aparelhos podem encontrar valores diferentes.

Se você possuir um aparelho que lê em mS / cm, todas as infotmações abaixo não lhes servirão, uma vez que se trata de leituras em ppm. O medidor de condutividade Pinpoint é um aparelho deste tipo (Figura 2). Alguns aparelhos permitem a leitura de ambas as unidades, embora estes geralmente são mais caros, como o Con Oakton 200 (Figura 3).

Medidor Pinpoint

Medidor Oakton Con 200

Medidores postáteis de TDS ( como o TDS Oakton Tester mostrado na Figura 4) normalmente convertem a leitura de condutividade em concentração de ppm do sal de que daria a mesma condutividade verificada. Por exemplo, ele pode ser configurado para dar a sua saída a concentração de cloreto de sódio (NaCl), que daria a mesma condutividade. Portanto, se o dispositivo detectar 447 mS / cm, ele poderá mostrar como 215,5 ppm, enquanto que a concentração de cloreto de sódio seja dá essa mesma condutividade.

Oakton TDS portátil

Infelizmente, não há uma simples conversão exata entre condutividade e NaCl ppm como a condutividade de uma solução de cloreto de sódio não é linear com a concentração (ou seja, 20 ppm NaCl é um pouco menos condutor que o dobro de 10 ppm de NaCl, quanto mais íons existirem em uma solução, mais eles interferem uns com os outros em termos de detecção de tensão, e em termos de movimento, em resposta a ele). No entanto, para valores na gama detectada pelos medidores de TDS, uma conversão aproximada é de que 1 ppm NaCl = 2,1 mS / cm.

Agora a parte mais interessante. O problema com esses aparelhos, é quando não estiverem cuidadosamente calibrados, é que não está claro se está se referindo ppm do cloreto de sódio. Cloreto de potássio (KCl) é atualmente usado como padrão mais frequentemente do que o cloreto de sódio. Além disso, os pesquisadores freqüentemente usam algo chamado 442, que é uma mistura de sulfato de sódio (40%), bicarbonato de sódio (40%) e cloreto de sódio (20%). A mistura de 442 é projetado para imitar os íons geralmente presentes nos sistemas naturais de água doce.

Estes sistemas têm relações ligeiramente diferente entre a concentração (em ppm) e condutividade (em mS / cm). A Tabela 2 mostra a relação de alguns padrões de condutividade comercial feito por Oakton. Para uso em aquarismo, pode fazer pouca diferença se o verdadeiro valor corresponde a 10 ppm 10 ppm NaCl ou 442, mas há um diferença 30-70% na condutividade e, consequentemente, no total de íons presentes. Consequentemente, dois aquaristas utilizando medidores diferentes (que podem usar diferentes padrões) pode obter resultados substancialmente diferentes na mesma água. Claro, se você mesmo calibrar (se isso é possível, nem todos os medidores podem ser calibrados), em vez de aceitar uma calibração de fábrica, então você elimina este problema desde que você saiba exatamente calibrar.

Tabela 2. Condutividade e valores em ppm de alguns calibradores comerciais feito pela Oakton.
Modelo # (bottles)
Conductividade
(µS/cm)
TDS ppm KCl
TDS ppm NaCl
TDS ppm 442
WD-00653-23
23
11.6
10.7
14.74
WD-00653-16
84
40.38
38.04
50.50
WD-00653-47
447
225.6
215.5
300.0
WD-00653-18
1413
744.7
702.1
1000
WD-00653-15
1500
757.1
737.1
1050
WD-00653-27
2070
1045
1041
1500
WD-00653-20
2764
1382
1414.8
2062.7
WD-00653-89
8974
5101
4487
7608
WD-00606-10
12,880
7447
7230
11,367
WD-00653-50
15,000
8759
8532
13,455
WD-00653-32
80,000
52,168
48,384
79,688
Modelo # (pouches)
WD-35653-09
10
4.7
4.8
7.0
WD-35653-10
447
225.6
215.5
300.0
WD-35653-11
1413
744.7
702.1
1000
WD-35653-12
2764
1382
1414.8
2062.7
WD-35653-13
15,000
8759
8532
13,455

Dicas para usar TDS Medidores

1. Sempre lavar os terminais do TDS, antes e após cada utilização com a água limpa e fresca. O acúmulo de sais irá interferir com a operação adequada, e a transição de sais de uma solução para outro pode distorcer as leituras.

2. Não toque ou esfregue a superfície do eletrodo, exceto com um pano macio e não abrasivo.

3. Limpe os elétrodos, quando necessário, por imersão da ponta em ácido (por exemplo, vinagre ou ácido clorídrico diluído (ácido muriático)) e, em seguida, enxaguar bem em água. Se for fortemente contaminada com material orgânico, encharcando a ponta em álcool ou água sanitária pode ajudar. Cuidadosamente limpar com um pano macio e não abrasivo também pode ser aceitável.

4. Se você busca medidas exatas e precisas, não se esqueça de calibrar o medidor utilizando uma calibração comercial. Alguns medidores podem exigir uma calibração precisa, ou qualquer um dos diversos padrões com um valor pré-determinado.

5. Quase todos os medidores (TDS) possuem compensação automática de temperatura no intervalo de 0-50 º C. Mesmo com unidades mais baratas. Se por algum motivo o seu não possui, a temperatura padrão para a tomada de leituras é de 25 º C. Esteja ciente de que as leituras das temperaturas mais frias serão artificialmente baixas, se não for corrigido (cerca de 2-4% por cada grau centígrado).

6. Apenas medidores muito caros possuem ajuste constante da célula. A célula “constante” é outra palavra para a calibração, mas é um pouco mais sofisticados, algumas unidades permitem que você use conjuntos de eletrodo otimizando para diferentes tipos de solução. Por exemplo, alguns são otimizados para baixa, média ou alta condutividade nas soluções a serem testadas. O contador teria que saber que tipo de montagem do eletrodo foi conectado, se fosse permitido a ser alterada. A maioria dos medidores TDS não vai permitir essa mudança.

7. Se você estiver usando um medidor de condutividade ou TDS para monitorar o desempenho de uma membrana de RO, o valor medido deve cair pelo menos um fator de 10 a partir da água da torneira de origem. Assim, por exemplo, se a água da torneira lê 231 ppm, a água RO deve ser inferior a 23 ppm. Em muitos casos, ela vai cair muito mais do que isso. Menos de uma queda de um fator de 10 indica um problema com a membrana de Osmose Reversa.

8. Se você estiver usando um medidor de condutividade ou TDS para monitorar o desempenho de um sistema RO / DI, o valor medido deve cair para perto de zero. Talvez ppm 0-1. Os valores mais elevados indicam que algo não está funcionando corretamente ou que a resina DI está se tornando saturada e precisa de reposição. No entanto, isso não significa necessariamente que 2 ppm de água não está em condições de uso. Mas cuidado que pode começar a subir bastante quando a resina torna-se saturada. Enquanto a água pura tem um TDS bem abaixo de 1 ppm, as incertezas de dióxido de carbono no ar (que fica dentro da água e ioniza fornecer algumas condutividade) e o medidor TDS si pode produzir resultados de 1 ou 2 ppm até de água pura.

9. Se você estiver usando um medidor de condutividade ou TDS para monitorar a saturação de hidróxido de cálcio, então terá de ser capaz de ler valores elevados como 10,5 mS / cm (cerca de 9.300 ppm de 442 equivalentes).

10. Se você estiver usando um medidor de condutividade ou TDS para controlar a salinidade de um aquário marinho, terá que ser capaz de ler até cerca de 53 mS / cm (cerca de 53.000 ppm de 442 equivalentes). Eu sugiro não tentar determinar a salinidade das amostras diluídas, como a condutividade da água do mar não cair linearmente com a diluição.

11. Você pode medir a amostra de água de qualquer maneira que seja conveniente, dada a água e o medidor a ser utilizado. A principal preocupação é que o conjunto inteiro do eletrodo deve ser mergulhado na amostra, evitando a presença de bolhas ou sólidos presentes entre os eletrodos. Assim, por exemplo, você não terá uma boa leitura, porque muitas vezes o ar fica entre os eletrodos.

Sucesso nas medidas!!!

Randy Holmes-Farley

fonte: Reefkeeping 2004

tradução – Denis Costa

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Sobre Denis Costa
Aquarismo Bahia & Sergipe - Forum de Aquarismo

5 Responses to O que é um TDS?

  1. informação muito util.
    parabens

  2. Camolez disse:

    Parabens, muito boa a matéria estava justamente com essa dúvida, estava querendo que meu TDS portatil ficasse com o valor zero e realmente isso seria impossível.

  3. Muito bom o texto! Parabéns.. já postei o link no fórum e passei pra algumas pessoas.

    E está claro nos favoritos.

  4. Alexandre Guidi disse:

    Parabéns, vocês entendem, possuem ética e claramente informam, grato.

  5. Alexandre guidi disse:

    Estou querendo adquirir um medidor TDS, para medir micro partículas de metais, como coloides de alumínio, ferro, ouro e prata, será útil para saber valores de ppm’s?

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