Verandering van elektrische weerstand van water/kaliumhydroxide bij stroming

[Szymon001]

Beste forumleden,
 
Mijn eerste vraagje op dit forum,
 
Ik ben een conductie sensor aan het ontwerpen voor het meten van concentratieverandering van water naar kaliumhydroxide bij constante flow. 
 
Nu heb ik een prototype sensor gebouwd en eerste metingen uitgevoerd. Alles werkt, ik meet de concetratie verandering zoals ik dat had voorspeld.
 
Wat ik niet kan verklaren, (nu komt mijn vraag om hulp), is dat bij stromend water weerstand lager wordt dan wanneer de water stilstaat, maar bij (zelfs geringe concentratie) van kaliumhydroxide is dat juist andersom, dus weerstand wordt groter als het stilstaat t.o.v. wanneer het stroomt. 
 
Iemand een idee waardoor dit komt? of een literatuur tip? of misschien tip voor een zoekterm. Ik heb daar al aardig wat tijd in gestoken alleen niets over kunnen vinden, (waarschijnlijk zoek ik net niet in de juiste plek). Alvast bedankt!
 
Indien mijn verhaal niet goed te begrijpen is, sta ik open voor vragen. 

[Chemopractor]

 
 
Wat ik niet kan verklaren, (nu komt mijn vraag om hulp), is dat bij stromend water weerstand lager wordt dan wanneer de water stilstaat, maar bij (zelfs geringe concentratie) van kaliumhydroxide is dat juist andersom, dus weerstand wordt groter als het stilstaat t.o.v. wanneer het stroomt.

 
Zeg je hier niet 2x hetzelfde?
 
Geleiding is niet meer dan beweging van geladen deeltjes. Snellere stroming betekent meer geleiding, dus lagere weerstand. Hogere concentratie van ionen betekent ook meer geleiding, dus lagere weerstand. De specifieke geleidbaarheid is daarnaast per ionsoort verschillend. Ook temperatuur heeft impact.
 
Svp je vraag even herzien, zodat het makkelijker wordt om deze te beantwoorden

[Szymon001]

 
Zeg je hier niet 2x hetzelfde?
 
Geleiding is niet meer dan beweging van geladen deeltjes. Snellere stroming betekent meer geleiding, dus lagere weerstand. Hogere concentratie van ionen betekent ook meer geleiding, dus lagere weerstand. De specifieke geleidbaarheid is daarnaast per ionsoort verschillend. Ook temperatuur heeft impact.
 
Svp je vraag even herzien, zodat het makkelijker wordt om deze te beantwoorden

Hey, mijn excuses, wat ik bedoelde is juist andersom, klopt, weerstand wordt lager op het moment dat water stroomt, maar bij kalium is dat juist andersom, dus bij stroming weerstand wordt hoger. 
 
Zie grafiek, (pure kalium weergeeft de situatie het meest duidelijk)

[Chemopractor]

Wil je de eenheden nog even doorgeven van de assen? Ook weet ik niet wat je verstaat onder "pure kalium".
 
Indien je een hoge concentratie van kaliumhydroxide in water hebt, gaan de ionen elkaar in de weg zitten en belemmeren ze de elektrische geleiding. Maakt je sensor gebruik van een wisselstroom?

[Szymon001]

Wil je de eenheden nog even doorgeven van de assen? Ook weet ik niet wat je verstaat onder "pure kalium".
 
Indien je een hoge concentratie van kaliumhydroxide in water hebt, gaan de ionen elkaar in de weg zitten en belemmeren ze de elektrische geleiding. Maakt je sensor gebruik van een wisselstroom?

- De horizontale as representeert aantal meetpunten, dit komt overeen met 6 minuten meting. Tijdens de eerste 3 minuten is er constante stroming, waarna om de 15 seconden pompje aan en uitgezet wordt. De watercircuit pompt water met een debiet van 0,7L/min. 
 
- De verticale kolom is de weerstand in megaohm, alleen de komma is weggevallen, dit betekend 550 = 5.5MOhm
 
- Onder pure kalium bedoel ik dat de concentratie van kaliumhydroxide 100% is.
 
- De sensor maakt gebruik van wisselstroom. Alleen deze boots ik na met telkens min en plus met elkaar om te draaien (niet zoals in stopcontact). frequentie ligt rond 500Hz
 
- Deze proef heb ik eerst met gelijkstroom uitgevoerd en liet hetzelfde gedrag zien. 

[Chemopractor]

 
 

Ok, maar wat versta je dan onder 100% kaliumhydroxide, want dat zou betekenen dat je een vaste stof hebt? Hoeveel gram KOH per liter water heb je gebruikt?
 
Ik vind de weerstand van de gemeten oplossingen ook wel érg hoog. Vergelijk maar eens met ultra pure water (ca. 18 MOhm).  Is er een lekstroom in het spel?
 
Waarvan zijn de meetelectrodes gemaakt? Hoe groot zijn ze? En hoe ver staan deze uiteen? Zeker in het geval van kaliumhydroxide zou ik voor inerte (bij voorkeur geplatineerde) electrodes kiezen.
 
Veel vragen, maar misschien dat we er samen uitkomen.

[Szymon001]

Ok, maar wat versta je dan onder 100% kaliumhydroxide, want dat zou betekenen dat je een vaste stof hebt? Hoeveel gram KOH per liter water heb je gebruikt?
 
Ik vind de weerstand van de gemeten oplossingen ook wel érg hoog. Vergelijk maar eens met ultra pure water (ca. 18 MOhm).  Is er een lekstroom in het spel?
 
Waarvan zijn de meetelectrodes gemaakt? Hoe groot zijn ze? En hoe ver staan deze uiteen? Zeker in het geval van kaliumhydroxide zou ik voor inerte (bij voorkeur geplatineerde) electrodes kiezen.
 
Veel vragen, maar misschien dat we er samen uitkomen.

Ik zal eerst even een stukje achtergrond toelichten, ik denk dat dit een beter totaalbeeld zal creëren. 
 
Firma waarvoor ik de sensor ontwikkel heeft een soepdispense apparaat ontworpen met een automatische reinigingsprogramma. Echter, de dosering van het schoonmaakmiddel gebeurd op tijd, hierdoor kunnen ze niet detecteren of er daadwerkelijk het middel is gebruikt.
 
Zij maken gebruik van schoonmaakmiddel genaamd "SUMA CAFE CLEAN C2.4 W14". Dit schoonmaak middel bestaat uit 3-10% Kaliumhydroxide, 1-3% Natriumhypochloriet en 0.1-1% Natriumhydroxide. De rest neem ik aan dat het water is.
 
Dus mijn stelling dat het om 100% kaliumhydroxide gaat klopt niet. Wat ik daarmee bedoel is 100% schoonmaakmiddel. 
 
De sensor is gemaakt uit twee RVS plaatjes die een 1.5mm +/- 0.2 afstand van elkaar zijn gepositioneerd. de breedte van de elektroden is 3 mm en de dikte 0.5mm. Zie foto.
 
Herhaalbaarheid van de metingen is zo goed als 100%.
 
Alle verontreinigingen op de elektroden zijn zo goed mogelijk verwijderd.
De proefopstelling waar ik gebruik van heb gemaakt is semi gesloten. Zie schema.
 
Omdat dit de eerste fase van het project is waarbij de klant vertrouwen moet krijgen, is alles een beetje provisorisch uitgevoerd.
 
De vloeistof heb ik opgegeven moment geaard maar de resultaten bleven ongewijzigd. 

[Chemopractor]

De geleidbaarheid van dergelijke hoge zoutconcentraties zit grofweg in de orde 100-500 mS. De reciproke hiervan is de weerstand, dus 2-10 ohm. Kloppen de instellingen van je meetapparaat? Meet je de weerstand en niet de geleiding?
 
Misschien dat het RVS gepassiveerd (geoxideerd waardoor minder geleidend) is door eerdere gelijkrichtingsexperimenten. Dit kun je controleren door de electroden even kort te sluiten door bijvoorbeeld een stukje metaal ertussen te steken. De weerstand moet dan kelderen.

[Szymon001]

De geleidbaarheid van dergelijke hoge zoutconcentraties zit grofweg in de orde 100-500 mS. De reciproke hiervan is de weerstand, dus 2-10 ohm. Kloppen de instellingen van je meetapparaat? Meet je de weerstand en niet de geleiding?
 
Misschien dat het RVS gepassiveerd (geoxideerd waardoor minder geleidend) is door eerdere gelijkrichtingsexperimenten. Dit kun je controleren door de electroden even kort te sluiten door bijvoorbeeld een stukje metaal ertussen te steken. De weerstand moet dan kelderen.

Ik heb het even besproken en de verticale waarden van de grafiek representeren terugkomende spanning. De meting is uitgevoerd met een microcontroller en die geeft de waarden via een seriele communicatie tussen 0 en 1024 door aan me PC. Tussen de elektroden en de microcontroller zit nog een omgekeerde versterkertje die bij een hoge weerstand meer spanning naar de microcontroller doorlaat. Dat wil zeggen: verticale waarde ("x"/1024)*5V=terugkomende spanning.
 
Dus ten hogere weerstand tussen de elektroden ten meer spanning ik uit zal lezen. (Dit heb ik geverifieerd met DEMI water en wanneer de elektroden geen contact met elkaar maken. Bij DEMI water heb ik zoals verwacht zeer hoge waarden gekregen, zie grafiek, en bij geen contact de maximale 1025 waarde). 

[Chemopractor]

Het kan zijn dat er spanningsval optreedt bij het meten van de weerstand van heel lage ionconcentraties (demiwater) door de bekabeling van de meetapparatuur. Ik ben benieuwd of je hetzelfde fenomeen uit je vraag ook vaststelt, wanneer je een echte geleidbaarheidsmeter gebruikt. Uit ervaring kan ik je zeggen dat beweging van een zoutoplossing, hoe laag of hoog ook in concentratie, altijd voor weerstandsverlaging zorgt, maar zeg me als ik ernaast zit. Kun je je vraag niet verifiëren aan de hand van metingen met een echte geleidbaarheidsmeter? 

[Szymon001]

Het kan zijn dat er spanningsval optreedt bij het meten van de weerstand van heel lage ionconcentraties (demiwater) door de bekabeling van de meetapparatuur. Ik ben benieuwd of je hetzelfde fenomeen uit je vraag ook vaststelt, wanneer je een echte geleidbaarheidsmeter gebruikt. Uit ervaring kan ik je zeggen dat beweging van een zoutoplossing, hoe laag of hoog ook in concentratie, altijd voor weerstandsverlaging zorgt, maar zeg me als ik ernaast zit. Kun je je vraag niet verifiëren aan de hand van metingen met een echte geleidbaarheidsmeter? 

Ik zal even kijken of we een kunnen bestellen. Ik hou je op de hoogte, in ieder geval super bedankt tot zo ver!