AutorPiotr Staniewski

Filtr odwróconej osmozy. Część 2

06/12/2015

Filtr odwróconej osmozy. Część 2

Czytając ostatnimi czasy fora internetowe, zauważyłem, że filtr odwróconej osmozy budzi wiele wątpliwości. Wydaje mi się, że większość pytań, które się pojawiają wynika z niezrozumienia mechanizmu działania tego podstawowego urządzenia w rękach akwarysty. Właśnie, dlatego postanowiłem napisać parę słów, które uzupełniając poprzedni artykuł, pozwolą na zrozumienie działania całego systemu i dodatkowego osprzętu, jaki w różnych konfiguracjach zestawów się pojawia. Zalecamy również zapoznanie się z artykułem o pomiarach TDS

Wróćmy więc do początku. Na nasze potrzeby w zupełności wystarcza zestaw, jaki pokazany jest na poniższym schemacie.

Schemat najprostszej instalacji filtra odwróconej osmozy

Sercem całego układu jest membrana RO, której tutaj nie widać, gdyż zamknięta jest w obudowie. To właśnie membrana robi najważniejszą część filtracji. Gdybyśmy nawet pozbyli się prefiltrów, membrana będzie nadal spełniała swoją rolę. Woda RO dobrej jakości zostanie wyprodukowana. Reasumując, obecność prefiltrów nie wpływa na jakość produkowanej wody, a jedynie przedłuża żywotność membrany. Dlatego ważne jest, aby dbać o ich jakość i je regularnie wymieniać.

W sprzedaży dostępne są zestawy, które zawierają tylko jeden, lub dwa prefiltry z tym, że zawsze w skład zestawu wchodzi filtr węglowy. W przypadku dwóch prefiltrów spotkałem się z różnymi układami – albo pierwszy jest sedymentacyjny, albo węglowy. O roli filtra węglowego pisaliśmy w poprzednim artykule, więc nie będę się rozpisywał, a wyjaśnię jedynie, o co chodzi z filtrami sedymentacyjnymi.

Jak wymienialiście prefiltry, zauważyliście pewnie, że pierwszy z nich jest najbardziej brudny, zwykle brązowy. Wyłapuje on grube śmieci, które mogą dostać się do układu z instalacji wodnej. Zasadniczo, po tym filtrze można już montować dodatkowy osprzęt (pompa podnosząca ciśnienie lub zawór czterodrożny), bez obawy, że sprzęt zostanie „zatkany” śmieciami. Jednakże, w zestawach takich jak przedstawione na schemacie, wszystkie prefiltry połączone są ze sobą fabrycznie i nie jest możliwe wpięcie czegokolwiek pomiędzy nie. Filtr sedymentacyjny 1um, montowany za węglem, a przed membraną, ma zabezpieczyć membranę przed tym, co przedostało się filtr 5um, oraz węgiel, a dodatkowo wyłapuje drobinki węgla, które mogą odrywać się od bloku węglowego. Taki układ prefiltrów jak na rysunku, zapewnia odpowiednie zabezpieczenie membrany osmotycznej przed zapchaniem mikroporów, a jednocześnie minimalizuje spadek przepływu występujący na zapychających się prefiltrach. Tak więc, do pracy filtra RO, prefiltry nie są niezbędne, jednak mocno zalecane.

Właściwe prefiltry (także żywica DI) umieszczone są w obudowach, które wymuszają przepływ wody w konkretny sposób. Chodzi o to, aby cała woda przepływała przez filtr i nie było przecieków wody niefiltrowanej, dlatego należy zwrócić uwagę, jak układa się filtr w puszcze w chwili przykręcania obudowy.

Typowa puszka 10″ na prefiltry lub żywicę. Zostala zaprojektowana tak, aby przeplyw wody maksymalnie wykorzystywał używany wkład.

Woda zasilająca dostaje się na zewnątrz filtra, który wygląda jak rurka, następnie przeciskana jest przez filtr i dostaje się do środka tej rurki, skąd podawana jest na kolejne prefiltry. W przypadku filtra DI w rozmiarze 10 cali sytuacja wygląda podobnie. Stosuje się tam dodatkowy wkład (puszkę), który powoduje, że woda przepływa „po bokach” tejże puszki , a potem dostaje się do niej dołem i przeciskana jest przez żywicę ku górze. Dość często akwaryści martwią się powietrzem w żywicy DI, ale to powietrze znajduje się w przedziale wody brudnej, a nie w kartridżu żywicy DI i raczej jest trudne do usunięcia z powodu braku możliwości zmodyfikowania podstawowych praw fizyki ;-). To powietrze może za jakiś czas samo „zniknie”, ważne aby go nie przybywało, w każdym bądź razie – nie przeszkadza.

Skoro już przeszliśmy przez prefiltry, pora skupić się na membranie. Zrozumienie istoty działania membrany jest kluczem do zrozumienia tematu zaworów odcinających, zaworu czterodrożnego, oraz ogranicznika przepływu.

Cała zasada działania zawarta jest w nazwie „odwrócona osmoza”. Żeby mówić o odwracaniu osmozy, trzeba wrócić do „klasycznej” osmozy.

Nie lubię tego robić, ale przytoczę definicję z Wikipedii.

Osmoza –dyfuzja rozpuszczalnika przez błonę półprzepuszczalną rozdzielającą dwa roztwory o różnym stężeniu. Osmoza spontanicznie zachodzi od roztworu o niższym stężeniu substancji rozpuszczonej do roztworu o wyższym, czyli prowadzi do wyrównania stężeń obu roztworów.

W kontekście osmozy roztwór z którego ubywa rozpuszczalnika nazywa się hipotonicznym, tego w którym przybywa nazywa się hipertonicznym. Gdy roztwory pozostają w równowadze osmotycznej, mówi się że są wzajemnie izotoniczne względem siebie.

Ot, co. Prościej można powiedzieć tak. Przez błonę półprzepuszczalną przenika tylko (choć już wiemy że nie tylko) rozpuszczalnik, czyli woda i dzieje się to do momentu, kiedy woda przedostająca się z części „bardziej czystej” rozcieńczy wodę brudną do takiego stopnia, że po obu stronach membrany woda będzie tak samo brudna. Celowo użyłem określenia „bardziej czystej”, bo niewielkie ilości zanieczyszczeń będą się przedostawały ze strony brudnej do czystej, a ubytek wody z części „bardziej czystej” będzie powodował zagęszczenie brudu w tej wodzie.

Na rysunku osmoza wygląda tak:

Zasada działania procesu osmozy.

Ale to nie koniec, bo co tu można odwrócić i jak??? Wspomniałem o ubytku wody. Otóż, stężenie to nie wszystko, bo gdyby chodziło tylko o stężenie, osmoza działałaby do momentu całkowitego wyrównania stężeń i zniknięcia wody czystej, a tak do końca nie jest. Najławiej jest to sobie wyobrazić patrząc na poniższy rysunek.

Przenikanie wody przez membranę osmotyczną

Przenikanie wody przez membranę powoduje, że ubywa wody czystej, a przybywa brudnej, z tym że jak teraz widać, brudna robi się bardziej czysta (rozcieńczanie), a czysta robi się bardziej brudna (zagęszczanie). To przenikanie wody wywołane jest przez CIŚNIENIE OSMOTYCZNE wynikające z różnego stężenia związków czynnych osmotycznie po obu stronach membrany.

Ale co się dzieje – w wyniku wyrównywania stężeń, ciśnień osmotycznych po obu stronach membrany, rośnie poziom wody po jednej ze stron, tworzy się więc ciśnienie hydrostatyczne, „produkowane” przez rosnący, naciskający słup wody. To ciśnienie hydrostatyczne ogranicza osmozę, powoduje, że osmoza nie „wyciągnie” całej czystej wody, bo naciskający słup wody będzie wodę przepychał z powrotem na „czystą” stronę. Uzupełniając więc definicję, w takim układzie dochodzi do wyrównania ciśnień, nie stężeń po obu stronach membrany osmotycznej, a ciśnienie osmotyczne działające w kierunku wody brudnej równoważone jest przez ciśnienie hydrostatyczne działające w kierunku wody czystej. Układ dąży do równowagi, w której suma ciśnień (hydrostatycznego i osmotycznego) po jednej stronie membrany jest równa sumie ciśnień po drugiej. Można też powiedzieć trochę inaczej, w stanie równowagi, różnica wysokości słupów wody jest równa ciśnieniu osmotycznemu.

No i tu już pojawia się coś, co możemy odwrócić. Skoro ciśnienie hydrostatyczne nie pozwala na dalsze przenikanie wody czystej, to znaczy, że my naciskając wodę po stronie „woda mniej zanieczyszczona” możemy cały ten proces odwrócić i „wycisnąć” wodę czystą, niemalże jak przez sito. Wygląda to tak:

Proces odwróconej osmozy

I to jest właśnie istota działania naszej membrany osmotycznej, z tym że możemy założyć że po stronie czystej nie ma wody ani żadnego ciśnienia (to wytłumaczę później), a po stronie brudnej woda cały czas płynie, a ten wcześniej wspomniany „nacisk” stosowany celem odwrócenia osmozy to nic innego jak ciśnienie w wodociągu. Mam nadzieję, że już coś Wam zaczyna się rozjaśniać.

To w takim razie, rzućmy okiem na membranę w naszych zestawach.

Budowa membrany odwróconej osmozy

Prawda, że proste??? Nie? To wyobraźcie sobie, że te wszystkie cztery „kartki” (separatory, membrany) są wpuszczone w podłużne nacięcie w widocznej rurce, a potem to wszystko jest na tą rurkę nawinięte. Woda dostająca się pomiędzy membranę RO a separator zasilania jest przeciskana przez membranę (czyli już jest RO), płynie spiralnie dookoła rurki, tak jak kartki są nawinięte, aż dojdzie do początku kartki (wpuszczonego w rurkę), a dalej z rurki do akwarium. Woda, która się nie przecisnęła jak widać płynie prosto przez cały walec.

Jeśli nadal nie możecie sobie tego wyobrazić, spójrzcie na animację:

Schemat wyjaśniający zasadę pracy membrany RO

Na tym rysunku mniej widać spiralną drogę wody RO, ale za to ładniej widać gdzie RO jest zbierana, i jak przepływa woda brudna. Jak przyjrzycie się obudowie membrany, z łatwością rozpoznacie wylot wody czystej i tzw. solanki.

Wspomniałem, że możemy założyć, że po stronie wody czystej nie ma ani wody, ani ciśnienia. Chyba przyszedł czas, aby to wyjaśnić. Woda przez membranę może przepływać w obie strony, tzn. jak odetniemy zasilanie, to mamy sytuację, że po jednej stronie membrany jest woda czysta, po drugiej brudna. Woda czysta zgodnie z ciśnieniem osmotycznym (bo nie ma hydrostatycznego) zostanie wyssana do wody brudnej, popłynie więc spiralnie, ale wstecznie, przedostanie się przez membranę osmotyczną i trafi do wody odrzuconej. Przy okazji, te zanieczyszczenia, które przedostały się na czystą stronę zostaną zagęszczone. To jest główna przyczyna, że TDS pierwszej porcji wody z nieużywanego przez jakiś czas filtra jest wysoki. W takim razie pomyślcie co będzie, jeśli zastosujemy dodatkowo zbiornik zbierający czystą wodę, podłączony na stałe do membrany…

Na szczęście, w większości obecnie stosowanych zestawów, tam gdzie wylatuje woda czysta, montowany jest zawór zwrotny. Może go nie być widać, bo umieszczony jest w kolanku wkręconym w obudowę membrany, ale zapewniam że tam jest. Jak ktoś go nie ma, to polecam kupić i wymienić kolanko.

Zawór zwrotny w kolanku, stosowany na wyjściu wody czystej.

Dzięki temu zaworowi, jeśli dojdzie do wstecznego wypływu wody do ścieku, to zassana będzie tylko woda z rurki, na której owinięta jest membrana, a nie z całego układu wody czystej. W najgorszym wypadku możliwa jest nawet ucieczka wody z całego wkładu DI, jak np. nie ma zaworu na dolewce, tylko na zasilaniu filtra. Nie wiem w jakim stopniu, ale literatura podaje, że wsteczny przepływ wody bardzo niszczy membranę, zaleca się więc w każdym systemie założenie takiego kolanka z zaworem zwrotnym. Ponadto, kolanko to jest konieczne przy stosowaniu zaworu czterodrożnego.

Ale wróćmy do produkcji wody.

Jak już pokazałem, do produkcji wody RO potrzebne jest ciśnienie. To znaczy, że co??? Wystarczy podłączyć membranę do instalacji wodnej, w której jest ciśnienie 4-5atm i będzie dobrze? Nie, nie będzie, bo jak spojrzycie na rysunek membrany w obudowie, woda z przestrzeni żółtej do czerwonej płynie bez żadnych ograniczeń, tam jest szczelina, przez którą woda się przeciska bez kłopotu. Cała kranówka leci do ścieku. Można to porównać do polewania namiotu wodą. Ile byśmy wody nie nalali, to woda sobie spłynie, bo nie ma żadnego ciśnienia, układ jest całkowicie otwarty.

Aby zwiększyć ciśnienie, a w zasadzie wygenerować ciśnienie, które będzie przeciskało wodę przez membranę, stosuje się ograniczniki ścieku, zwane też restryktorami. Ograniczniki ścieku muszą być dopasowane do membrany, o czym pisaliśmy w poprzednim artykule.

Ogranicznik ścieku. Zaznaczony przepływ (500ml/min, podawane dla ciśnienia 4bar). Strzałka pokazuje przepływ wody.

Reasumując, im większa wartość ogranicznika, tym większy przez niego przepływ, a co za tym idzie, mniejsze ciśnienie działające na membranę, mniej wody RO będzie produkowane. To, czemu im więcej GPD daje membrana, tym większy przepływ na restryktorze? Po pierwsze, jeśli więcej wody ma być wyprodukowane, to więcej wody musi przez układ przelecieć, po drugie, dużo wody przelatuje, to dużo jest odpadów, które muszą z odpowiednia ilością wody trafić do ścieku, po trzecie – im więcej GPD, tym większe pory w membranie, więc przyłożenie większego ciśnienia będzie powodowało przeciskanie się „brudu” do wody RO. Czy teraz wszystko jasne?

Przy instalacji nowych filtrów zaleca się płukanie. Jak to się robi? Proste. Należy zdjąć ogranicznik ścieku. Cała woda przeleci przez membranę do ścieku. Poleca się, aby takie płukanie przeprowadzać co jakiś czas, aby duży przepływ wody przez membranę oczyścił przestrzeń wody wejściowej i odrzuconej (jak tego jeszcze nie zauważyliście, to ta sama przestrzeń). Woda, która jest ściekiem jest koncentratem minerałów, które mogą krystalizować w tej przestrzeni, zapychając membranę.

Niektóre firmy produkują ograniczniki ścieku z zaworkiem, dzięki któremu „otwieramy” restryktor i płuczemy membranę bez konieczności odpinania czegokolwiek.

Ale też możemy zrobić coś takiego:

Ogranicznik z zaworem własnej konstrukcji.

Czasem stosuje się rozwiązania elektroniczne, które albo, co jakiś czas robią By-Pass ogranicznika, albo po otwarciu dolewki na chwilę się otwierają i płuczą automatycznie membranę. O choćby tak.

Zamiast ręcznego zaworka, można zastosować elektrozawór, który sterowany komputerem, może co jakiś czas załączać płukanie membrany… Komputerem, lub wewnętrznym układem elektronicznym.

Żródło: http://www.clickindia.com/detail.php?id=132790867

Mam nadzieję, że na tym etapie już wiecie, co się stanie jak zapcha się ogranicznik ścieku? Cała dostarczona woda będzie przeciskana tam, gdzie będzie otwarty zawór, czyli do akwarium.

To przejdźmy teraz na drugą stronę, czyli do wody czystej i zasilania akwarium.

Mamy podłączony filtr odwróconej osmozy, woda do akwarium leci, no ale nie może lecieć w nieskończoność, czas zamknąć zawór, tylko który???

Pierwsze zestawy RO wyglądały jak ten na pierwszym rysunku. Jeśli zostały podłączone do dolewki, a dolewka odcięła wylot wody czystej, to zasilanie było cały czas otwarte. Skoro tak, to woda z zasilania cały czas leciała do ścieku, co powodowało znaczne zużycie wody. Pewnym przełomem było zainstalowanie zaworu (elektrozaworu) odcinającego dopływ wody do membrany (na początku pisałem, że można to zrobić po pierwszym prefiltrze, a najlepiej przed membraną). Takie rozwiązania były nie dość że drogie, to jeszcze awaryjne (zacinanie elektrozaworu). Wymyślono więc, że można użyć do odcięcia zasilania tzw. zawór czterodrożny. Cóż to takiego. Zawór czterodrożny to w sumie połączenie czujnika ciśnienia i zaworu. Wzrost ciśnienia na jednej lini, powoduje zamknięcie drugiej.

Zawór czterodrożny, wygląd. Część dolna – mniejsza, górna – większa. Opisane IN-OUT

Schemat podłączenia zaworu czterodrożnego.

Żeby się nie pomylić, warto zapamiętać, że duża część to duże ciśnienie (czyli zasilanie), mała to małe ciśnienie, czyli za membraną RO.

Prześledźmy więc jak to działa. Otwieramy zawór do akwarium, działa membrana, płynie woda, produkowany jest ściek i RO. Automatyczna dolewka, nie ważne pływak czy elektrozawór, zamyka nam obwód podłączony do OUT-3. Membrana dalej pracuje bo przyjmuje wodę płynącą przez IN-1 do OUT-2, ale woda RO nie wypływa, więc w układzie niskiego ciśnienia pomiędzy OUT-3 i IN-4 rośnie ciśnienie. Wraz ze wzrostem ciśnienia, gumowy krążek wbudowany w zawór czterodrożny zaczyna się wyginać w kierunku IN-1/OUT-2, aż w końcu przerywa przepływ z IN-1 do OUT-2, zostaje odcięte zasilanie membrany osmotycznej, woda nie leci ani do ścieku, ani do akwarium. Jeśli otworzymy zawór przy akwarium, ciśnienie pomiędzy OUT-3 i IN-4 spadnie i pojawi się przepływ pomiędzy IN-1 i OUT-2. Kluczem więc do odcięcia zasilania membrany jest utrzymanie ciśnienia za membraną. I tutaj znowu pojawia się zaworek zwrotny w kolanku. Jeśli go tam nie będzie, to po chwilowym odcięciu zasilania membrany, zawór czterodrożny otworzy się ponownie, bo woda z OUT-3 i IN-4 poleci wstecznie do ścieku, spadnie ciśnienie na zaworze czterodrożnym i otworzy się zasilanie membrany.

Jeśli nie mieliśmy zaworu czterodrożnego, a chcemy go dołożyć, należy zawsze zaopatrzyć się w zawór zwrotny, bo najprawdopodobniej go nie ma. Tak czy inaczej, ja polecałbym zawsze założyć zawór zwrotny za membraną.

Ostatnio na NR była dyskusja o poprawności montażu zaworu czterodrożnego. Z punktu widzenia układu ciśnień, przy braku zaworu zwrotnego, zawór czterodrożny zamontowany jak opisałem nie będzie działał. Logicznym więc się wydaje odcięcie drogi ucieczki wody, czyli zamknąć dolewkę, a zawór czterodrożny odetnie ściek. Rzeczywiście, strat wody nie będzie tyle, że membrana będzie cały czas poddana działaniu ciśnienia z instalacji wodnej. Zawór czterodrożny będzie robił za 100% restryktor, więc ciśnienie będzie starało się przepchnąć całą wodę przez membranę, zwłaszcza w sytuacji, kiedy otworzy się dolewka, a zawór czterodrożny na spływie będzie jeszcze zamknięty. Taka sytuacja będzie z całą pewnością niszczyła membranę.

Ciśnienie kluczem do sukcesu.

Pisaliśmy wcześniej o tym, że aby odwrócona osmoza była efektywna, w instalacji wodnej musi być odpowiednie ciśnienie. Jeśli go nie ma, to powstaje kilka problemów.

Przede wszystkim, zmniejsza się produkcja wody RO, ale to nie problem, można poczekać. Niestety ze spadkiem ciśnienia membrana zaczyna przepuszczać więcej zanieczyszczeń. Mało tego, większość elementów (restryktor przepływu, zawór czterodrożny, czy zbiornik zapasowy) są obliczone dla określonego ciśnienia. U mnie, przy ciśnieniu 2bar z instalacji nie zamykał się zawór czterodrożny, TDS na wyjściu z membrany był 80-100, w zbiorniku zapasowym miałem co najwyżej 4litry wody (a powinno być ok. 10 litrów). Zainstalowałem pompę podnoszącą ciśnienie i tu zaskoczenie, bo ona też nie działała jak powinna. Czujnik pracy na sucho cały czas rozłączał prąd zasilający pompę. Miałem system RO z pompą w celach dekoracyjnych. Jak zauważyłem i puknąłem czujnik, to pompa się włączała. W końcu zainstalowałem hydrofor i jestem zadowolony. Ale wróćmy do pompy.

Jak kupujecie pompę, sprawdźcie, czy w zestawie są dwa czujniki ciśnienia. Pompę montuje się przed membraną RO, zgodnie z opisem IN-OUT, a czujnik niskiego ciśnienia (zwykle ma napis LOW) podłączamy do zasilania wody. Można go wpiąć po pierwszym filtrze sedymentacyjnym, albo bezpośrednio przed membraną, ale zawsze przed pompą. Ten czujnik zabezpiecza pompę przed pracą na sucho. Drugi czujnik HIGH wpinamy na wyjściu wody RO, jeśli jest zawór czterodrożny, to za zaworem. Ten czujnik odcina dopływ prądu do pompy, jeśli woda nie musi być produkowana. Innymi słowy czujnik wysokiego ciśnienia rozwiera elektrykę ja czuje wysokie ciśnienie, czujnik niskiego ciśnienia rozwiera elektrykę jak wyczuje niskie ciśnienie. Pompa działa tylko wtedy, kiedy oba czujniki zwierają obwody.

Kompletna pompa z czujnikami ciśnienia i zasilaczem.

Rozwiązanie opisane powyżej jest najczęściej stosowane. W sprzedaży są też pompy działające trochę inaczej, np. Permeate pump (pompa przesączu), ale nie widzę sensu opisywania, a ciekawych odsyłam do lektury.

Miłym dodatkiem do całego układu może być zestaw płuczący RO, ale nie tak jak pisałem wcześniej.

Jak pewnie zauważyliście, o czym wspominałem przy okazji wstecznego przepływu RO, pierwsza porcja wody zwykle ma wysoki TDS. Aby tego uniknąć można zamontować czasowo sterowany elektrozawór, który np. co 1h puści przez 1min wodę RO do kanalizacji. W ten sposób, w membranie będzie stała zawsze czysta woda z w miarę akceptowalnym TDS.

A skoro już jesteśmy przy TDS. Przez parę lat miałem zwykły „długopis” i nigdy nie zastanawiałem się jaki jest TDS przed DI, do czasu jak przeniosłem akwarium do nowego domu, gdzie przez długi czas borykałem się z niskim ciśnieniem wody. Jedyne co widziałem, to glony, okrzemki, szybko zużywającą się żywicę, ale nie chciało mi się odpinać żywicy, żeby sprawdzić membranę. Pierwszy pomiar mnie „rozłożył” TDS za membraną 180, przy czym w kranie jest 360. Za żywicą było 10, na szczęście, ale obserwując plagi było to dużo za dużo.

Kupiłem TDS dwupunktowy, o taki:

Dwupunktowy (przepływowy) miernik TDS

Pierwsze pytanie, jakie sobie zadałem, to gdzie umieścić czujniki. OUT wydaje się być bardzo logiczne, na wyjściu wody do akwarium i już. Natomiast IN??? Była to refleksja związana z poprzednim pomiarem „długopisowym”. Pamiętam, że wszyscy montują IN na zasilaniu membrany, ale czy to do końca jest logiczne? Co mnie obchodzi, że mam TDS 360 w kranie, jak wiem że tam jest wysoki i inny nie będzie? Kranówki i tak nie leję do akwarium. Bardziej mnie interesuje, czy zaczyna mi fiksować membrana czy żywica, a tego dowiem się montując IN na wyjściu RO z membrany. Prawda?

Na koniec chciałbym jeszcze pokazać, wg mnie bardzo przydatną rzecz, zwłaszcza do małych akwariów, gdzie do podmianki nie potrzeba dużo wody.

Przydatnym rozwiązaniem jest filtr odwróconej osmozy rozbudowany o zbiornik magazynujący zebraną wodę RODi

Sam stosowałem to rozwiązanie od początku i teraz też mam. Zbiornik ciśnieniowy do gromadzenia wody. Rozmiary są różne, nawet 75 litrów. Zbiornik taki wpina się trójnikiem w dren RO. Kiedy dolewka jest zamknięta, woda produkowana jest do zbiornika. Po napełnieniu zbiornika produkcja wody się kończy (zawór czterodrożny). I tutaj też bardzo istotny jest zawór zwrotny za membraną. W przeciwnym wypadku wyprodukowana woda poleci zwrotnie do ścieku.

Na zakończenie chcemy pokazać Wam typowe schematy zestawów RO, z jakimi możecie się spotkać.

Schemat połączeń typowego zestawu bez zbiornika ciśnieniowego i zaworu czterodrożnego. Należy zwrócić uwagę, że po zamknięciu elektrozaworu uruchamiającego dolewkę, czujnik niskiego ciśnienia wyłączy pompę.

Typowy układ z zaworem czterodrożnym i zbiornikiem zapasowym.

Typowy filtr odwróconej osmoz z zaworem czterodrożnym i zbiornikiem zapasowym. Tutaj zamknięcie zaworu dolewki powoduje wzrost ciśnienia w zaworze czterodrożnym i czujniku wysokiego ciśnienia. Zawór czterodrożny przerwie dostawę wody do membrany, a czujnik wysokiego ciśnienia wyłączy pompę. W tym układzie czujnik niskiego ciśnienia pełni rolę zabezpieczenia pompy w sytuacji kiedy wystąpi przerwa w dostawie wody, a otworzy się zawór dolewki. Na rysunku został zaznaczony zaworek zwrotny w kolanku, o którym wspominałem wcześniej, a którego obecność jest warunkiem prawidłowego działania układu.

Jeszcze jedna uwaga. Do naszych akwarystycznych celów po membranie osmotycznej powinna być tylko i wyłączenie żywica. Wszystkie dodatkowe filtry należy odłączyć. Żywica może być zamontowana jak na rysunku, czyli za zbiornikiem ciśnieniowym, lub przed nim (przed trójnikiem) co wydaje się być lepszą opcją, gdyż przepływ przez żywicę będzie wolniejszy.

I to wszystko. Mam nadzieję, że rozwiałem parę wątpliwości i pomogłem zrozumieć istotę działania i budowę zestawów RO, zwłaszcza w zakresie ostatnio poruszanych tematów.

Pozdrawiam. Piotrek.

http://www.eszkola-wielkopolska.pl/eszkola/projekty/liceum-wrzesnia/h2o_bez_tajemnic/woda-w-biologii/osmoza/

http://www.hydropure.com.pl/dlaczego_osmoza.php?site=osmoza_r7

http://twojawoda.com.pl/woda_tech_RO

http://www.h2om.pl/pl/81/jak-dziala-osmoza

http://www.theaquariumsolution.com/installing-d-d-reverse-osmosis-unit

http://www.thefilterguys.biz/ro_di_add-ons.htm

http://www.purewateroccasional.net/hwpermeatepump.html

1000L w bibliotece – akwarystyczny dziennik błędów niepowodzeń i sukcesów Piotra Staniewskiego cz.2

24/05/2015

Piotr Staniewski

Dzienniki, Piotr Staniewski 1000L, Wszystkie

Skomentuj...

Wolnymi krokami – do przodu…

Zgodnie z planem, po zaniku azotynów zacząłem wprowadzać życie, ale od początku.

2015-04-11, czyli prawie miesiąc po „przypływie”, kiedy powstawała pierwsza część dziennika, w teście na NO2 było 0,5ppm, NO3 = 50ppm, PO4=0,5. Microbe Lift Special Blend się skończyło, więc poszło Microbe Lift Nite-Out II i… mój ulubiony ocet. Życia nie było, więc wystartowałem „na bogato”, 8ml 10% octu/dobę. Po tygodniu do baniaka trafiły – 15 Nassarius Vibex (10 do głównego i 5 do sumpa), 5 Tectus fenestratus, a do tego, nad DSB zamieszkała Cheatomorpha (popularne Spagetti).

Zwiększyłem też dawkę octu do 12ml/dobę i kolejna dawka Nite-Out, kolejny tydzień 16ml/dobę + Nite-Out i już azotynów nie było. Azotany spadły gdzieś blisko 25ppm, fosforany – ciężko powiedzieć, 0,1-0,25. Postanowiłem powiesić lampę. Jak już wspominałem, nad akwarium zawisła:

PANDORA HYPERION S T5-4x80W + LED-4x145W

I stała się jasność. Muszę powiedzieć, że mowę mi odjęło jak włączyłem zasilanie. Lampa wystartowała pełną parą, świecąc dwoma świetlówkami Pacific Sun Crystal Blue i dwoma Spectra +, no i ledami na maxa. Do tego zdziwienie – chmury… Efektu nie da się opisać, ale obiecuję, że w przyszłości nakręcę filmik. Póki co, zaktualizowałem firmware, wyłączyłem „wodotryski”, wyłączyłem T5 (prąd budowlany ;-) jeszcze), a ledy skręciłem na 60%. Przy okazji podmianki w starym akwarium zabrałem parę polipów Zoanthusa w różnych kolorach, szczepkę Pacillopory i skałkę z Xenią, na próbę.

Na chwilę zatrzymam się na technice.

Elektryka, zaczyna brakować gniazdek.

Myślałem, że 18 gniazdek to dużo, teraz już wiem, że to baaaardzo mało. Dobrze, że mam jeszcze dwie listwy 6xPAB do Profiluxa, to się coś wymyśli. W każdym bądź razie, widok panelu elektryczny nie napawa optymizmem.

Lampa. Tu mały, pierwszy minus dla lampy, za co nie mogę winić firmy PS. Kable łączące lampę z zasilaczami mają coś koło 1,5m. W związku z tym, zasilacze do lampy zmuszony byłem przymocować wysoko, po obu stronach gniazdek, opaskami samozaciskowymi – nawet fajnie wyszło. Ledwo starczyło tych kabli, ale to ja chciałem tak wysokie akwarium. Drugi niewielki minus, to sterowanie za pomocą urządzenia z Androidem. Z niecierpliwością czekam na nową wersję X-touch, w pełni funkcjonalną, tak jak oprogramowanie na PC.

To skoro już zajrzeliśmy pod spód to co słychać w sumpie:

DSB, odpieniacz i reaktor wapnia.

DSB z bliska. Pęczek glonu Cheatomorpha (Spagetti).

DSB z boku.

Szkoda, że tego nie widać, ale w DSB życie kwitnie. Trochę asterin, kiełże, ślimaki, dzikie wężowidła, wieloszczet. Jest moc.

2015-05-01, pierwsza podmianka, 85 litrów. Zostało mi sporo SBS, której nie zużyję w starym baniaku, a skoro Sea Salt ma być solą ubogą, to należy ją trochę wzbogacić. Do podmianki poszło dodatkowo 400g SBS firmy EcoSystem.

2015-05-11, Ca=410, kH=8,9, NO3 nadal 25, PO4 coś koło 0,1, NO2=0, zasolenie = 35PSU, więc przy okazji podmianki w starym, znowu wyszarpałem trochę życia – skałka z Caluastrea i Briareum i Favia. W starym akwarium zaczyna ubywać życia, co wygląda niezbyt dobrze, ale… Idzie nowe ;-)

Zestaw w całej okazałości. Jeszcze trochę prowizorka, ale oko cieszy.

Na suficie widoczna dziura, to wywiew powietrza opisany wcześniej. Po zabudowaniu zestawu, całe powietrze znad akwarium będzie usuwane na zewnątrz przez rekuperator.

Zoa, Favia, Xenia…

Caulastrea i Pacillopora na górze.

Po ostatnim kataklizmie w starym akwarium, Caulastrea nie mogła dojść do siebie. Może tu będzie jej lepiej.

Pacillopora, zrobiłem szczepkę ze 3 miesiące temu, doczekała się nowego domu.

Briareum i Zoa, to te na próbę.

Szczepka Seriatopory wstawiona wcześniej, ma się dobrze, z tyłu to chyba A.Echinata. Ułamała się ostatnio przy czyszczeniu szyb, to wstawiłem.

“Ekipa sprzątająca fosforany i azotany”, czyli pierwsze glony.

Reasumując, od początku maja ocet idzie już w dawce 20ml/dobę, posadzone korale nie grymaszą, polipują ładnie, kolory – cóż, słabe światło, sól Sea Salt firmy AF, będzie lepiej jak zmienię na Reef Salt.

No i na dzisiaj tyle.

Co dalej? Kolejne przeprowadzki, może jakaś rybka? Hepatusowi chyba się należy nowy dom, ale ten zbój poczeka jeszcze trochę.

Poza tym myślę nad tłem. Chcę zrobić coś w rodzaju wymiennego, wyciąganego tła, nie będzie przyklejane. Szukam jakiejś folii, celofanu, materiału w kolorze czarnym lub niebieskim, o wymiarach powyżej 200x100cm. Jakieś propozycje?

1000L w bibliotece – akwarystyczny dziennik błędów niepowodzeń i sukcesów Piotra Staniewskiego

12/04/2015

Piotr Staniewski

Piotr Staniewski 1000L, Wszystkie

Skomentuj...

1000L w bibliotece – akwarystyczny dziennik błędów niepowodzeń i sukcesów Piotra Staniewskiego

[fb_button]

Przyszedł w końcu ten czas, kiedy można coś pokazać.

Mam nadzieję, że zaleje mnie za chwilę fala krytyki (na pochwały nie liczę), głównie dlatego, że postanowiłem przełamać parę kanonów akwarystyki słonowodnej, dlatego gwoli wstępu, pozwolę sobie na parę słów o treści ogólnej. Żeby rozwiać wątpliwości, podjęte decyzje nie były powodowane finansami, choć lepiej było wydawać mniej, lecz wnioskiem wynikającym z obserwacji, że ostateczny efekt będzie i tak ten sam. Może będzie dłużej, może krócej, może więcej plag, a może mniej… Zobaczymy. Ja twierdzę, że się uda, dlaczego? Dlatego, że to życie kształtuje środowisko dla siebie, bądź swoich następców, a nie środowisko wpływa na rozwój życia, choć ostatecznie oba czynniki się zapętlają. W sumie można rozważać, co było pierwsze – jajko czy kura, ale nie zmieni to faktów ewolucji. Wszystko powstało z niczego, prawie, a kolejne formy życia powstawały przez wymóg dostosowania się do warunków środowiska, zmodyfikowanych (zasiedlonych, zanieczyszczonych, przepełnionych) przez swoich ojców, dziadów i pradziadów. Formy nieprzystosowane, albo te, które zaskoczyła nagła zmiana warunków bytowych podlegały naturalnej selekcji. Organizmy, które przeżyły opanowywały dany system do czasu kolejnego „zaskoczenia”, lub chwili, kiedy same zmodyfikowały na tyle swoje środowisko, że musiały ustąpić miejsca kolejnemu pokoleniu, czy populacji.
Tak więc uważam, że dojrzewanie, co przez to nie rozumieć, plagi i wszystko co na początku traktujemy jako złe, to naturalna kolej rzeczy. To właśnie mozolne tworzenie środowiska, które ostatecznie zasiedlą organizmy docelowe, począwszy od bakterii, przez koralowce, bezkręgowce, na rybach kończąc. Gdyby nie to, że w tym całym systemie pojawia się akwarysta, to i końcowy efekt nie trwałby wiecznie. Rolą akwarysty jest limitowanie życia i korekcja parametrów środowiska, czyli utrzymywanie stadium klimaksu, stadium w którym cały system (razem z akwarystą i dodatkowym sprzętem) jest samo podtrzymującym, prawie samowystarczalnym układem, a najważniejsze – układem w miarę stabilnym, nie zmieniającym się. Można by rzec, że dzięki akwaryście taki system powinien trwać wiecznie, choć czasem „dzięki” akwaryście taki system może przestać istnieć.
Podążając drogą ewolucji i sukcesji w środowisku, postanowiłem dać zbiornikowi szansę i zrobić wszystko inaczej, od zera, czyli tak jak było na początku. Nie zamierzam przejmować się plagami przez całe dojrzewanie. W zasadzie liczę na to, że zniknięcie lub zmniejszenie plag będzie oznaką końca dojrzewania. Każda plaga ma coś do zrobienia w systemie, jest jak pracownik, który przychodzi sprzątać, jak posprząta – wychodzi, ja mam zamiar pomóc mu tylko wynieść śmieci ;-) .
Krótko o tym, co robiłem inaczej – zacząłem od uruchomienia sumpa z DSB, do zbiornika poszła sucha skała, suchy piasek, „uboga” sól, bez odpieniacza na początku. Ponieważ, od czegoś trzeba zacząć, do baniaka poszły bakterie, woda z podmian ze starego akwarium, potem 200l wody od Włodzimierza (z Płocka) – jeszcze raz bardzo dziękuję, a na to wszystko po ok. 3 tygodniach dodałem 20kg żywego piachu. To tyle na wstępie, szczegóły potem, teraz trochę o systemie.
Z góry przepraszam za estetykę zdjęć. System powstaje w domu w trakcie prac wykończeniowych. Kurz, śmieci, bałagan są na porządku dziennym, więc akwarium jest przykryte i często nieprzygotowane na sesję zdjęciową. Zdjęcia robione tym co na budowie się ma, czyli telefonem.

Akwarium

Ale do rzeczy.
Po burzliwych dyskusjach i negocjacjach z małżonką, która wymyśliła mi to hobby ;-), a w nowym domu chciała mieć akwarium morskie, lokalizacja została ustalona. Nie jestem do końca zadowolony z tego rozwiązania, bo akwarium stanęło we wnęce (komin, ściana, ściana), w związku z czym tylko jedna szyba jest widokowa. Wymiary wnęki to 208cm / 54cm. Zaplanowałem zostawienie kilkucentymetrowych przerw po bokach na magnesy do cyrkulatorów i rękę, oraz z tyłu przerwę na przewody, tło i wentylację (o czym za chwilę). Wyszło że:
1) Akwarium ma wymiary 200cm/50cm/100cm H. W koncepcji miała być „ściana” wody, stąd taka wysokość. Wysokość implikowała grubość szkła – 19mm, no i na taka długość musiały dojść wzmocnienia, zrobione zostały wzdłuż wszystkich boków. Komin wewnętrzny o wymiarach 36cm/18cm, 4 przeloty (40mm – spływ, 32mm – rewizja, 2x25mm – powroty). Wysokość słupa wody – 200-5-1,9=93,1cm. Po odjęciu grubości szkła i szkła z komina daje 833 litry.
2) Sump o wymiarach 150cm/38cm/40cm, trzy duże komory + 2 małe. Po kolei – kieszeń spływu (5cm) , komora odpieniacza i reaktora (54cm), komora refugium/DSB/plenum (54cm), Bubble Trap (8cm), komora powrotu (28cm). Przegrody przy maksymalnym wykorzystaniu spiętrzają wodę do wysokości 24cm, co daje mniej więcej 132 litry. Objętość DSB – ok. 32l, powiedzmy, że piach stanowi ok. 70% (22l), więc wody w sumpie jest ok. 110l.
3) Zbiornik podmiankowy – 30cm/50cm/65cm H, przelew na wysokości 5cm od górnej krawędzi, co daje po odjęciu szkła ok. 85litrów wody.
Całość systemu to 833+110+85=1028 litrów. Po włożeniu skały, poziom wody w sumpie wzrósł o 7cm, czyli 38l, które musiałem wylać. Wobec powyższego zakładam, że w systemie jest 1000l wody. He, w sumie i tak to kiedyś musiałem policzyć. Aha, w takim razie zbiornik podmiankowy stanowi 8,5% systemu. Że Akwarium wykonała na zamówienie firma eRybka. Zamówienie złożone w Markach.
Całość stoi na stelażu aluminiowym o wysokości 90cm, zrobionym z profili 5cm. Podłoga pod akwarium została na etapie budowy specjalnie przystosowana. We wnęce zrezygnowaliśmy ze styropianu, jastrych został położony na stropie, do betonu zostały dodane mikro-zbrojenia, a całość wzmocniona w dwie strony prętami żebrowanymi Fi=8. Zawalić się nie powinno. Przed ustawieniem akwarium zrobiliśmy 1cm wylewkę samopoziomującą i na to poszedł twardy podkład pod panele. Pod pomieszczeniem z akwarium jest kotłownia, zrobiłem więc dwa przepusty w stropie. Jednym przeszła instalacja kanalizacyjna a drugim „podstawowe media” – woda i CO2. Dzięki takiemu rozwiązaniu nie będę musiał biegać z wiadrami żeby wylać wodę, a system RO i butlę z dwutlenkiem mogę mieć w kotłowni, w miejscu, gdzie na estetyce nikomu za bardzo nie zależy. Na etapie montażu instalacji elektrycznej doprowadziłem do wnęki 3 fazy i kabel UTP.
Wspomniałem wcześniej o wentylacji. Otóż, dzięki temu, że założyłem w domu rekuperację, mogłem pokierować obiegiem powietrza tak jak chciałem. Licząc się z tym, że pomieszczenie z akwarium nie jest duże i będzie biblioteka, gdzie nadmiar wilgoci nie jest wskazany, zaplanowałem że biblioteka będzie miała własny nawiew i wywiew. Wywiew umieściłem nad akwarium, a nawiew po przeciwległej stronie pomieszczenia. Docelowo akwarium zostanie zabudowane od góry i od dołu. Na dole zostaną zrobione specjalne otwory, przez które powietrze „wyciągane” z pomieszczenia będzie opływało cały system od dołu do góry i kierowało się bezpośrednio do wywiewu. Tym samym wszystkie zapachy będą od razu wyciągane i nie wydostaną się do pokoju. Po ustawieniu akwarium wygląda tak:

Pod szkła poszła płyta OSB 18mm i 6mm twardy podkład pod panele.

I fotka z ustawiania ;-) , akwarium stanęło na swoim miejscu 2015-03-03.

Nie obeszło się bez problemów i kombinacji. 300kg samego szkła wstawić we wnękę z dostępem z jednej strony…

Przymierzałem się do tego i planowałem dobre 2 tygodnie. Trzeba było niestety najpierw zapakować sump do stelaża, stelaż ustawić na swoje miejsce i dopiero postawić akwarium. Łatwo nie było, dreszczyk emocji i nie powiem co jeszcze, jak przy ostatnich 10cm podnoszenia odczepiła się jedna z przyssawek na dnie akwarium. Całe szczęście, że na bieżąco były podkładane cegły i styropian, żeby w przypadku awarii było można postawić bezpiecznie akwarium. No i to był ten moment, kiedy dowiedziałem się co znaczy nurkować w akwarium o głębokości 100cm, kiedy krawędź jest na wysokości 180cm, hm, nie będzie łatwo.
Akwarium stanęło, ale… Druga rzecz, której się bałem i miałem rację – wysokość środka ciężkości i szerokość podstawy. Co prawda dużych wychyleń przy bujaniu nie było, jakieś 0,5cm przy pustym zbiorniku, ale przy pełnym mogło by się trochę zwiększyć. Bałem się też, że przy nurkowaniu przy obsłudze można wytrącić taki układ z równowagi. Postanowiłem więc jakoś unieruchomić tą konstrukcję. Kupiłem deski 2cm/10cm/250cm, przyciąłem, obrobiłem, zaimpregnowałem, pomalowałem i przykręciłem grubymi kołkami rozporowymi do ściany (za stelażem) Takie same deski położyłem przed nogi stelaża i długimi kołkami rozporowymi (20cm) przyciągnąłem stelaż do desek przykręconych do ściany. Pomiędzy deski i stelaż włożyłem podkład pod panele. Podkład pod panele ma trzymać stelaż na tyle, żeby się nie wychylał przód-tył, ale jednocześnie pozwalał na osiadanie stelaża podczas napełniania akwarium. Układ ani drgnie.

Postanowiłem więc jakoś unieruchomić tą konstrukcję. Kupiłem deski 2cm/10cm/250cm, przyciąłem, obrobiłem, zaimpregnowałem, pomalowałem i przykręciłem grubymi kołkami rozporowymi do ściany (za stelażem).

Zamontowanie desek dało mi też możliwość łatwego montażu pozostałych rzeczy, co widać na zdjęciach.

Licząc od góry na drugim zdjęciu, główną trzymającą deską, jest deska druga (pod lampą widać kołek rozporowy) , za nią (nie widoczna) i 2 deski pod nią, to te przykręcone do ściany, widać jak – cztery śruby, deska na samej górze została dołożona, żeby zrobić więcej miejsca do przymocowania różnych rzeczy, np. lampy do refugium.
Jak widać, hydraulika została już złożona, woda w sumpie jest i działa prowizoryczny obieg w sumpie i zbiorniku podmiankowym. Skoro już tu jesteśmy to dwa słowa o tej części hydrauliki. Spływ i rewizja, chyba typowo. Co do powrotów – dwie pompy Jebao DC-12000, stąd dwa układy. Każdy układ ma zrobiony by-pass. Jeden układ ma by-pass skierowany do komory odpieniacza, drugi układ do zbiornika podmiankowego. Zbiornik podmiankowy ma być stałym elementem systemu, włączonym w obieg. Aby zrobić podmianę, odcinamy zbiornik od układu (zamykamy by-pass), wypuszczamy wodę, zarabiamy solankę i włączamy by-pass. Zaleta? Po pierwsze nie biegam z wiadrami, beczkami, po drugie i chyba najważniejsze – mały przepływ na tym by-passie będzie powodował powolne mieszanie się świeżej wody z wodą w systemie, co spowoduje łagodną, powolną zmianę parametrów, nawet przy konieczności dużej zmiany zasolenia. Co do drugiego by-passu – jak będzie potrzeby, to się wykorzysta.
Na zdjęciu jeszcze są gniazdka ;-), więc krótko, każda faza dostała po 6 gniazdek, razem jest 18. Dojdą jeszcze do tego 2 listwy PAB z Profiluxa po 6 gniazdek. Mam nadzieję, że 30 gniazdek wystarczy.
Skoro już wszedłem w sprzęt, to skończę.
Profilux 3.1n eX trafi do nowego akwarium po przeniesieniu życia ze starego, póki co czuwa nad starym akwarium. Czterokanałową pompę GHL w wersji stand alone planuję zaprząc do obsługi reaktora wapnia Skimz CM-122. Oczywiście Profilux będzie też sterował CO2.
Odpieniacz – Skimz SV235 – pobór powietrza do 1200-2400l
Falowniki – 2x Jebao RW-20
Dodatkowo na powrocie zainstalowane Blau Eductor’y – jeden Vortex, jeden Rotative.
Grzałki – 3x Neva Therm Eco 300W
Lampa w sumpie – „halogen” LED 20W, biały ciepły.
Lampa główna – Pandora Hyperion S 4x80W w T5 + 4x145W w LED.
Pewnie będą też pytania o spływ. Jeszcze testuję zwykły spływ i durso, póki co ciszej jest na zwykłym.

Trochę dat z życia systemu.

2015-03-17 „złożyłem” DSB, prowizoryczny obieg w sumpie i zalałem 20l wody z podmianki ze starego akwarium + ok. 50 litrów litrów nowej solanki zrobionej z Sea Salt firmy Aquaforest. I tu moje słowa uznania, po raz pierwszy robiłem wodę bez refraktometru i sypałem jeden kubek na 10 litrów RO. Zasolenie równe 35g/l. Powtórzyłem na nowym wiadrze – to samo. Gratulacje. Obieg ruszył. Dodałem trochę ProBioS i zostawiłem na kilka dni, zająłem się zbieraniem kolejnej porcji wody. Zbierałem do zbiornika podmiankowego i po zasoleniu przelewałem do sumpa.
Kilka słów o DSB. Wygląda to tak:

Po rozmowie z Grzegorzem Dyzmą, postanowiłem zrobić coś takiego jak on, tzn. zrobić możliwość wybierania wody spod piachu, taka mała modyfikacja plenum. Wykonałem więc system rurek Fi=20, w których na powierzchni skierowanej do dna sumpa wywierciłem otworki.

Wielkość tego układu dobrałem tak, żeby woda była „podbierana” równomiernie z każdej części DSB.

Rurki włożyłem do sumpa i przysypałem bardzo grubym gruzem koralowym Aquamedic 10-29mm w ilości 5kg, żeby zminimalizować możliwość zapychania się dziurek. Zazwyczaj robi się odwrotnie. Na górę leci gruby piach, ale ja zrobię tak.

Pewnie gruz będzie się z czasem rozpuszczał, ale mam nadzieję, że wytworzą się już wtedy przestrzenie, które nie będą się zapadały i zapychały drobnym piachem rurek. Na to poszedł gruby piach 2-5mm w ilości 10kg.

Lekko przemieszałem i wsypałem drobny 0-1mm piasek tej samej firmy. Uprzedzając krytykę. Nie obawiam się ilości grubego piachu. Drobny piach ma tendencje do włażenia pomiędzy gruby i zapychania dziur. Wystarczy spojrzeć na kolejne zdjęcia. Poza tym, przy 16cm grubości DSB, odliczając nawet te 2-3cm grubego gruzu, zostaje 13-14cm na rozwój prawdziwego DSB.

Uważa się, że DSB powinno mieć min. 8cm. Chyba przekroczyłem tą granicę.

I tu już poszło 40kg. Potem wlałem wodę, dolałem Microbe-Lift Special Blend, wrzuciłem grzałkę, uruchomiłem pompę.

Ze starego akwarium zebrałem trochę detrytusu, żeby zabrać trochę braci mniejszych i organiki.

2015-03-25 Pierwsza woda w dużym zbiorniku. 20cm w zbiorniku głównym wzięte z sumpa i zbiornika podmiankowego + oczywiście Special Blend tu i tu. Wsypałem suchy piach 10kg 2-5mm i 30kg 0-1mm, wrzuciłem grzałkę, a niech tam gnije, co ma gnić. Do sumpa włożyłem kawałek skałki na której zagościła Xenia, kawałek przypadkiem ułamanej Pavony i Montipory. Wpuściłem parę ślimaków i asterin. Za wcześnie?
2015-03-29 Wizyta u Włodzimierza po wspomniane na początku 200l wody z podmianki. Założyłem falowniki.
2015-03-31

Wody przybywa. Z nudów ;-) dokończyłem hydraulikę i zamontowałem lampę, którą potem zdjąłem i złożyłem do pudełka, po co ma się kurzyć.

Zamknąłem też obieg, ale tylko w kominie, tak więc od 31-ego woda hulała w prawie pełnym obiegu i swoją naturalną drogą, z tym że tylko między sumpem i kominem. Odpieniacz wstawiłem dla dekoracji. Kolejna porcja Special Blend.
2015-04-04 Wielka Sobota ;-), wody było dość, żeby zamknąć obieg w całości. Obieg ruszył, wsypałem żywy piach – 20kg Red Sea Live Reef Base, ale była zadyma. Woda klarowała się przez 4 dni, a ja zająłem się planowaniem ułożenia skały, która moczyła się już ponad tydzień.
2015-04-07

Pierwsze klejenie.

Konieczne było uzyskanie wielu płaskich powierzchni

Przy tak wąskim akwarium musieliśmy przyjąć właśnie taką koncepcję – półki na różnych poziomach, skosy możliwe do obsadzenia, przy jednoczesnym zminimalizowaniu ilość stref zacienionych.

Koncepcja ułożenia skały, tzn. półki, mostki wyszła ode mnie, skałę układała żona, ja tylko kleiłem. Nauczony doświadczeniem, nie chciałem mieć zwałowiska gruzu na piachu jak mam teraz. Nie ma jak wpuścić rozgwiazdy piaskowej, tworzą się miejsca bez przepływu wody, odkłada się dużo detrytusu. Dlatego, celowo zakupiłem skałę z dużą ilością dziur, żeby zwierzęta miały trochę kryjówek mimo takiego ułożenia. Chyba nam to całkiem fajnie wyszło. Skała została ułożona bezpośrednio na szkle, ale konstrukcja została zbudowana tak, aby równomiernie rozłożyć ciężar. Spody skał zostały przycięte prawie na płasko, a niektórych miejscach dokleiłem kawałki skały, żeby było równo. Zużyliśmy w sumie 40kg suchej skały, dojdzie do tego jeszcze 15kg żywej ze starego akwarium, w odpowiednim czasie ;-). To i tak mniej niż zwykło się używać.
2015-04-10

Wodowanie skały. Musiałem przegarnąć piasek, więc znowu zadyma. Special Blend, po godzinie włączyłem odpieniacz. Bestia. Ale w miarę cicha, Falowniki głośniejsze. Próbowałem uruchomić reaktor. Wrażenia następnym razem.

2015-04-11

Za to rankiem zastałem taki widok.

Decyzja o uruchomieniu odpieniacza podyktowana była zarysowywaniem się warstw w DSB, system zaczyna żyć. Ponieważ akwarium jest przykryte dość szczelnie, nie chciałem żeby za bardzo spadło pH i poziom tlenu co sprowadzi życie na drogę bardziej beztlenową niż chciałbym ja.

No i to tyle na początek. Postępy postaram się opisywać na bieżąco. Następny krok i chyba ostatni – uruchomienie lampy. Sam jestem ciekaw co z tego będzie.

Komentarze mile widziane

[fb_button]

Pomiar zasolenia

30/05/2014

Piotr Staniewski

Chemia, Sprzęt, Vademecum - Akwarium, Wszystkie

Skomentuj...

[fb_button]

Pomiar zasolenia

Jak, czym i dlaczego?

„Heureka” – „Znalazłem”, krzyknął Archimedes, odkrywszy znane dzisiaj wszystkim prawo. Często nie zdajemy sobie nawet sprawy, że właśnie wykorzystaliśmy odkrycie Archimedesa, ale kiedy dokonujemy pomiaru gęstości wody w akwarium, powinniśmy o nim pamiętać. Dla przypomnienia, definicja szkolna:
Na ciało zanurzone w cieczy działają dwie siły – siła ciężkości i siła wyporu, która skierowana jest przeciwnie do siły ciężkości i równa (co do wartości) ciężarowi cieczy wypartej przez to ciało.
Choć to prawo dotyczy też gazów, to dla potrzeb naszego hobby, skupmy się na cieczach.
Ujmując to we wzory w odniesieniu do pomiaru areometrem („spławikiem”)
Sc – siła ciężkości
Sw – siła wyporu
Ro1 – gęstość cieczy
Ro2 – gęstość ciała (areometru)
V1 – objętość cieczy, m1 – masa cieczy
V2 – objętość ciała, m2 – masa ciała (areometru)
g – przyspieszenie ziemskie
Sc = m2*g  Sc = Ro2*V2*g
Sw = m1*g  Sw = Ro1*V1*g
Sc=Sw

Ro2*V2*g = Ro1*V1*g  Ro2*V2 = Ro1*V1
Ro1 = Ro2*V2/V1
Zakładając, że Ro2 i V2 dotyczą zamkniętego naczynia, jakim jest spławik, to jest to jakaś stała, charakterystyczna dla tego urządzenia, przyjmijmy „k”. Nie jest to do końca prawdą, bo szkło też podlega prawu rozszerzalności cieplnej, ale z uwagi na objętość, można to pominąć.
Czyli: Ro1=k/V1
Z powyższego wynika, że gęstość (Ro1) jest większa, jeśli objętość wypartej cieczy (V1) jest mniejsza (mniejsze zanurzenie spławika).
Należy jednak pamiętać, że od +4stC w górę (i w dół oczywiście) woda zwiększa swoją objętość i zmniejsza gęstość, dlatego:

W ciepłej „rzadkiej” wodzie, spławik musi wyprzeć więcej wody, w związku z czym zatopi się głębiej, dając zaniżony odczyt.
To skąd się bierze ta „dodatkowa objętość” wypartej wody, przecież bańka salimetru jest cała zatopiona w wodzie? No właśnie ze skali, a właściwie rurki w której jest skala. To jest dodatkowa objętość dla siły wyporu, czyli ciężaru/objętości cieczy wypartej.
Co więc wpływa na dokładność spławika, bańka czy rurka ze skalą? Można powiedzieć, że jedno i drugie. W praktyce przelicza się stosunek objętości bańki do przekroju rurki (trzpienia). Im stosunek większy, tym areometr dokładniejszy. Dla areometrów o niskiej czułości przyjmuje się stosunek kilka do kilkudziesięciu, natomiast bardzo czułe areometry mają ten stosunek ok. 500-1000.
Tak więc, im większa bańka, tym więcej cieczy zostanie wyparte po jej zanurzeniu i mniej zostanie do wyparcia przez trzpień, co umożliwi wykonanie cienkiego trzpienia z długą, dokładną skalą. Innymi słowy – im cieńszy trzpień, tym mniej wypartej wody na długość zanurzenia trzpienia i możliwość „rozwleczenia” skali na większej długości.
Nie bez znaczenia jest też waga samego spławika. Im więcej ołowiu w spławiku, tym niżej umiejscowiony środek ciężkości. Dzięki temu salimetr łatwiej „postawić” w wodzie, urządzenie mniej kiwa się na boki, umożliwiając dokładny odczyt.
No dobrze, a co z areometrem uchylnym?

Prawie to samo, ale nie do końca. Zasada ta sama, prawo Archimedesa, tyle że objętość cieczy wypartej się nie zmienia, bo cała wskazówka jest już w wodzie. Objętość wypartej cieczy = objętość wskazówki. Co się zatem zmienia?
Zmienia się ciężar wypartej cieczy (konkretnej objętości), a z definicji jest on równy sile wyporu. Im gęstsza ciesz, tym większa siła wyporu i wskazówka porusza się ku górze, aż siła ciężkości zrównoważy siły działające w dół, czyli grawitację.
No dobrze, ale zgodnie z warunkami pływania ciał, ciało tonie, jeśli siła wyporu jest mniejsza od grawitacji, pływa po wierzchu, jeśli jest odwrotnie, lub pływa na dowolnej głębokości, jeśli siły się równoważą. To skąd w takim razie bierze się równowaga tych sił i konkretnie wskazana wartość?
Dzięki umocowaniu wskazówki do obudowy powstaje punkt obrotu i ramię, do którego przykładane są obie siły. Pomiar bez umocowania ograniczałby się więc do 3 stanów (gęstość wody większa, mniejsza, lub równa średniej gęstości wskazówki). Można w skrócie powiedzieć, że przyczepienie wskazówki do obudowy daje coś w rodzaju wagi z jednym ramieniem. Siła ciężkości (działająca w dół) jest stała, a siła wyporu (działająca w górę) zmienia się wraz z gęstością cieczy. Wskazanie jest więc wypadkową dwóch sił (sumą ich wektorów). Logiczne?
Ciekawym jest fakt, że tego typu hydrometry (nie wszystkie), nie wymagają korekcji temperatury i dają dość dokładne odczyty w warunkach akwarystycznych. (http://www.reefkeeping.com/issues/2004-07/rhf/)
No to dajmy na chwilę odpocząć Archimedesowi. Porozmawiajmy o świetle.

Powyższy schemat wyjaśnia wszystko. Każdy akwarysta wie, że łapiąc ryby w siatkę, trzeba wziąć pod uwagę kąt załamania światła przy przejściu z powietrza do wody. Ryba jest w zupełnie innym miejscu niż nam się wydaje, no chyba że patrzymy na nią prostopadle z góry. To zjawisko nazywane jest refrakcją, a odpowiednio zastosowane pozwala na pomiar gęstości wody.
Jak widać, załamanie światła następuje na granicy próbki i pryzmatu, i jest tym większe, im większa jest różnica gęstości ośrodków (szkła i wody), a właściwie ich współczynników załamywania światła (indeksów refrakcji).
Strzałka w lewym dolnym rogu symbolizuje promień świetlny, powiedzmy graniczny, który ulegnie załamaniu. Jeśli indeksy refrakcji będą bardzo różne, to ostatni promień jaki zobaczymy będzie ten oznaczony (a). Jeśli współczynniki refrakcji będą zbliżone, to ostatnim załamanym promieniem będzie promień (b).
Należy tylko pamiętać, że obserwujemy wiązkę światła, nie pojedynczy promień, dlatego oświetleniu ulega cały biały obszar, a nie punkt lub linia. Schematycznie i „całościowo” wygląda to następująco:

Niebieska linia – powierzchnia pryzmatu, na której jest próbka, żółta linia – promień prostopadły do powierzchni styku (nie ulega załamaniu), linie brązowa, różowa i czerwona – strumień światła (promienie wpadają pod różnym kątem i ulegają różnemu załamaniu). Cały czas pamiętamy, że chodzi o różnice współczynników refrakcji szkła i wody, więc jeśli te współczynniki będą równe, to „czerwony promień wyprostuje się” (cała reszta też) i oświetleniu ulegnie cała skala.
Proste, prawda? No, ale znowu pojawia się problem temperatury i gęstości – większa temperatura to mniejsza gęstość (i współczynnik refrakcji) i odwrotnie.
Na styku rzadkiej „ciepłej” wody i pryzmatu dojedzie do większego załamania promieni świetlnych, co da zaniżony odczyt.
A może można inaczej? – Można… Prąd, elektrolit…
Pomiar zasolenia możliwy jest też przez określenie przewodności elektrycznej (Conductivity). Wykorzystany jest tutaj fakt, że elektrolity, czyli substancje w których oprócz rozpuszczalnika występują jony, mają zdolność do przewodzenia prądu. Im więcej jonów, tym lepsze przewodzenie, woda bardzo czysta prawie nie przewodzi prądu.

Conductance i Conductivity to co innego. Conductance wyrażana jest w jednostkach Simens (S), czyli Amper/Volt (jako odwrotność oporu – ohm, często zapisywana – mho), Conductivity dodatkowo przeliczona jest na odległość miedzy elektrodami, czyli np. mS/cm. Mając źródło o znanym napięciu (U), wykonujemy pomiar prądu (I) przepływającego pomiędzy elektrodami umieszczonymi w pewnej odległości od siebie, a dzięki specjalnym tabelom określamy zasolenie:

I tu uwaga:
Wraz ze wzrostem temperatury, rośnie przewodniość (bo jony szybciej się poruszają), co da zawyżony odczyt. Odwrotnie niż w poprzednich metodach ;-)
Co zatem zrobić, aby odczytywać dokładnie co mamy w akwarium? Może lepiej w pierwszej kolejności ustalić, o czym chcemy mówić, jaką informację chcemy przekazać.
Zaczynając od początku, Archimedes powiedziałby pewnie „zanurzając ciało, wylałem 2 litry wody z wanny” (zakładam, że nie jest to ciało Archimedesa, aby łatwiej przedstawić zależności ;-) ). Miałby rację, ale to nic nie mówi o zasoleniu tej wody. Niezależnie, jaka to będzie woda, będzie to tyle samo wody, no chyba że z racji dużej gęstości wody całkowite zanurzenie tego ciała będzie niemożliwe. Jednak Archimedes wyciągnął jeszcze jeden wniosek – ciężar cieczy wypartej jest równy sile wyporu. Mógłby też więc powiedzieć w tym przypadku „wyparłem 2,046kg wody” i to już jest jakaś informacja. Jeśli połączymy obydwie informacje, jesteśmy w stanie określić gęstość tejże wody:
Ro1 = m/V = 2,046kg/2l = 1,023kg/l = 1,023g/cm3
– czyż nie o to chodziło? Mamy gęstość bezwzględną (Density), heureka. Ale wcześniej mówiliśmy, że może nam tu namieszać temperatura. 2,046kg wody będzie miało inną objętość w temperaturze 4stC, a inną w 26stC i odwrotnie – ta sama wyparta objętość będzie miała różną masę w różnych temperaturach. Dlatego określając gęstość wody, powinniśmy dodać „w temperaturze…” – 1,023kg/l w temperaturze 25stC – i już morszczak się cieszy, jeśli wie, że jest to gęstość odpowiednia. Warunkiem uśmiechu będzie jednak pomiar objętości i masy wykonany dokładnie w 25stC.
Z różnych przyczyn, a głównie do określenia pływalności, przyjęło się używać gęstości względniej (SG, Specific Gravity, Relative Density). Jest to nic więcej, jak stosunek gęstości bezwzględnej cieczy do gęstości bezwzględnej czystej wody, zwykle oba pomiary wykonywane są w tej samej temperaturze. Używając SG porównujemy gęstości dwóch cieczy. Odnosząc to do pływalności, ciało o SG>1 tonie, SG SG=(Roz/RowY)x1000
Roz – gęstość zmierzona (przyjmijmy wcześniejszy przykład 1,023g/cm3 w 25stC)
RowY– gęstość wzorca (czysta woda w temperaturze Y)
Row15,56 = 0,9990166g/cm3  SG = 1,0243
Row20,0 = 0,998203g/cm3  SG = 1,02519
Row25,0 = 0,997047950g/cm3  SG = 1,02637
Może też być Row3,98, gdzie gęstość = 1 i wtedy SG = Roz
Należy zwrócić uwagę, że podczas dzielenia znikają jednostki i dlatego, jeśli spotykamy wartość 1,025 (20stC) to wiemy że chodzi o SG, jeśli pojawią się jednostki (g/cm3 w 20stC), to mowa o gęstości.
Żeby nie było tak łatwo, to należy zwrócić uwagę, że przy SG w zasadzie odnosimy się do dwóch temperatur : pierwsza – temperatura pomiaru, która wpływa na gęstość zmierzoną i druga – temperatura odniesienia (temperatura czystej wody), określona w czasie kalibracji. Dla powyższych obliczeń, aby nie było wątpliwości, zapisy powinny wyglądać następująco:
1,023 (25/4stC); 1,0243 (25/15,56stC); 1,02519 (25/20stC); 1,02637(25/25stC)
Jak widać, mówimy cały czas o tej samej próbce wody i pomiarach wykonanych w tych samych warunkach, a SG (gęstość względna) waha się od 1,023 do 1,026, zależnie od użytego sprzętu.
Użyłem przed chwilą słowa „kalibracja”, które w świetle powyższego nie tyle traci sens, co nabiera dodatkowego znaczenia. Kalibracja odnosi się bowiem do korekcji ustawień sprzętu, a nie do przeliczeń, które przed chwilą wykonaliśmy. „Y” w zapisie X/YstC, mówi nam o temperaturze czystej wody względem której porównujemy naszą próbkę o temperaturze X. Jeśli więc jesteśmy szczęśliwymi posiadaczami spławika, który ma napisane 25stC (77stF) i w akwarium mamy taką samą temperaturę, to możemy śmiało powiedzieć, że prawidłowo odczytujemy SG.
http://www.theaquariumsolution.com/measuring-salinity-and-specific-gravity-your-aquarium

Aby nie być gołosłownym, przedstawiam tabelę gęstości czystej wody i wody morskiej w różnych warunkach temperaturowych.

Dokonując przeliczenia gęstości bezwzględnej, na gęstość względną, względem czystej wody w tej samej temperaturze, łatwo zauważyć, że SG różnią się od siebie.

Wniosek, jaki należy z tego wyciągnąć, jest następujący: Aby poznać prawdziwe parametry wody, trzeba wiedzieć co dany pomiar nam mówi, a następnie dokonać odpowiednich obliczeń. Nie ma znaczenia, czy posługujemy się gęstością (density), czy gęstością względną (relative density, czyli SG), ważne jest, abyśmy umieli te wartości skorygować i porównać.
Na pytanie, co w takim razie mój sprzęt mierzy, musi sobie odpowiedzieć sam użytkownik. Moim zdaniem (ale to tylko moje zdanie, bo głosy są podzielone), jeśli nie napisano na sprzęcie że jest to SG i nie określono temperatury, to musi to być gęstość. Poza tym, bez podania temperatury wzorca, podawanie gęstości względnej nie ma sensu. Dlaczego? A dlatego, że SG używane jest do określania pływalności. Żeby tę pływalność określić, powinniśmy porównać gęstości obu ciał w tej samej temperaturze, czyli np. 20/20stC (co często zapisuje się jednym 20stC). Można to odnieść do sytuacji ze statkiem, który płynąc z zimnych wód do ciepłych nagle zaczyna tonąć, bo ktoś źle określił wyporność (głębokość zanurzenia – ilość wypartej wody, w zależności od zmian gęstości wody).
Wracając do jednostek. Każdy co jakiś czas staje przed koniecznością wykonania podmiany wody. Na początku mojej przygody z akwarystyką, kiedy kupiłem pierwszy „spławik”, dość często przy okazji podmian, korygowałem gęstość wody w akwarium. Teraz wiem, że prawdopodobnie, w większości przypadków, korygowałem zupełnie niepotrzebnie, a „złe wyniki” otrzymywałem z powodu różnych temperatur pomiaru. Im bardziej korygowałem, tym gorsze były efekty, zarówno mierzalne jak i wizualne ;-). Błędów popełniałem wiele, a wszystkie nakładały się na siebie, powiększając „błąd ostateczny”. Pierwszy błąd – pomiar w zbiorniku, drugi błąd – korekcja tego pomiaru, trzeci błąd – pomiar w zrobionej solance, czwarty – korekcja tego pomiaru, kolejne dwa błędy to przeliczenie gęstości na ilość gramów soli, co było największym problemem.
Konia z rzędem temu, kto powie bez tabel i przeliczeń, ile wsypać soli do 100l wody, żeby podnieść SG z 1,024 do 1,026 (26/25stC)? Trzeba wiedzieć, ile jest gramów soli w litrze i ile chcemy mieć ostatecznie, reszta to prosta matematyka. Niestety gęstość nic nam na ten temat nie mówi. Rozwiązaniem tego problemu jest określanie zasolenia w Skali Praktycznej (PSU – Practical Salinity Unit). Nie chcę nikogo przekonywać, że jest to jedyna słuszna skala, ale praktyczna ona jest nie tylko z nazwy.
Krótko o tym co to PSU, czyli jak zrobić solankę.
Zasolenie w skali praktycznej, to stosunek przewodnictwa elektrycznego danej próbki wody morskiej w temperaturze 15stC i przy ciśnieniu 101325Pa, do przewodnictwa elektrycznego wzorca, którym jest wodny roztwór chlorku potasu 32,456g/1000g roztworu, w tych samych warunkach.
Brzmi fajnie ;-), ale okazuje się, że nie jest to tak skomplikowane, bo 35 PSU= 3,5% = 35‰ = 35g/kg = 35ppt. To dla mnie jest rzeczywiście praktyczna informacja, bo jeśli chcę mieć zasolenie 35g/kg, a mam 34g/kg, to wiem, że do każdego kilograma roztworu NaCl muszę wsypać 1 gram soli, czyli do 100l wsypię 100g (jest to pewne uproszczenie, o którym za chwilę).
Powyższe, nie do końca jest prawdą, gdyż takie rozumowanie odnosi się do czystego NaCl, a sól morska czystym NaCl nie jest. To też nie jest problem. Mając przyrząd do pomiaru zasolenia, możemy łatwo określić „Salinity factor” danej soli. Rozpuszczamy np. 300g soli w 10l wody, czyli 30g/l mierzymy zasolenie i otrzymujemy np. 25g/l. Salinity factor = 25g/30g=0,833. Skoro wiem, że muszę dodać 100g NaCl do sytemu, to dzielę to przez Salinity factor i otrzymuję 100g/0,833=120g „morskiej soli”.
Dokładnie takie same obliczenia można wykonać podczas podmianki, tylko trzeba odjąć to co wyjmuje się z systemu zastępując „dobrą solanką” + uzupełnienie gramów na pozostałą część wody. Powiedzmy 10% ze 100l z powyższego przykładu – ubywa 10l, do którego przygotowania trzeba wziąć 350g/0,833=420g i do każdego z pozostałych 90l pozostałych trzeba dodać po 1g/0,833=1,2g, czyli 1,2g*90l=108g, co w sumie daje 420g+108g=528g „morskiej soli”.
Praktyczna uwaga, Salinity factor proponuję liczyć przy każdej podmiance, wsypując najpierw trochę mniejszą ilość soli, np. 300-350g/10l RO, policzyć Salinity factor, a następnieobliczyć ilość soli jaką powinniśmy wsypać do uzyskania docelowego zasolenia, pamiętając o tym, co już wsypaliśmy.
Pisałem wcześniej, że stosujemy pewne uproszczenie, tak więc pytanie: Czy g=ml? Oczywiście, w przypadku solanki – NIE, lecz w pewnych sytuacjach takie uproszczenie nie wpływa znacząco na wynik ostateczny. 1litr wody morskiej o temperaturze 25stC i o zasoleniu 34g/kg waży waży 1,0256kg, a o zasoleniu 35g/kg waży 1,0264kg, czyli zawierają odpowiednio 34,87g/l i 35,92g/l suchej soli. Różnica wynosi więc 1,05g/l, zamiast 100g/100l powinienem dosypać 105g/100l NaCl (126g soli morskiej uwzględniając Salinity factor). Jak widać, przy tak małej korekcji zasolenia, takie przybliżenie można zastosować, czyli g/kg = g/l. Jeśli jednak będziemy chcieli korygować zasolenie o większe wartości, należy wziąć powyższe pod uwagę.
Dość matematyki, wróćmy do pomiarów.
Wielokrotnie wspominałem już, że temperatura ma duże znaczenie przy naszych pomiarach. Jak więc uniknąć błędów?
Zaopatrzyć się w dobry termometr, oraz w tabele/programy, dzięki którym obliczymy rzeczywiste parametry. Dla przykładu:
Jeśli wykonamy pomiar gęstości, np. 1,024g/cm3 w 25stC, otrzymany wynik znajdujemy w pierwszej kolumnie tabeli 1 (Measured Density) i szukamy temperatury pomiaru 25stC. Na skrzyżowaniu rzędu i kolumny widzimy wynik, czyli 1,026g/cm3 w temp. 15stC. Z tabeli 2 odczytujemy, że 1,026g/cm3 w temp. 25stC to 35‰
Tabela 1: Przeliczanie gęstości bezwzględniej zmierzonej w różnych temperaturach do gęstości w temperaturze 15stC.

Źródło: http://www.uaa.alaska.edu/cafe/portfolios/difficultdialogues/upload/MAR224-Lab-Properties-of-Seawater-complete-v3.pdf

Tabela 2: Przeliczanie gęstości bezwzględnej zmierzonej w 15stC na zasolenie wyrażone w ‰

Źródło: http://www.uaa.alaska.edu/cafe/portfolios/difficultdialogues/upload/MAR224-Lab-Properties-of-Seawater-complete-v3.pdf

Oczywiście obie tabele można złożyć w jedną, niestety takiej wersji nie znalazłem.
Jak zwykle, diabeł tkwi w szczegółach – czyli przybliżeniach, które wykonaliśmy 2x, a prawdopodobnie nawet 4x – 2 razy przeliczając, i 2 razy określając temperaturę i odczytując ze spławika.
A propos odczytywania ze spławika, to odczyt powinien być brany z poziomu tafli wody (dół menisku), nie „dokąd sięgnie woda”.

Co w takim razie z SG? Tak samo, trzeba tylko mieć tabele dla różnych kombinacji, jak różne są „spławiki”. Ponieważ zwykle pomiaru dokonujemy w temperaturze 25stC, to i spławik powinien podawać SG względem czystej wody w temperaturze 25stC(77stF), tak jak Tropic Marin High Precision Hydrometer (i powinno być to wyraźnie napisane). Jeśli będziemy musieli wykonać pomiar w innej temperaturze niż 25stC, do obliczenia zasolenia musimy wykonać korekcję używając poniższej tabeli:Źródło: http://www.reefkeeping.com/issues/2004-07/rhf/#c
O, i w tym miejscu należy zauważyć, że wszystkie nasze metody pomiaru sprowadzają się ostatecznie do jednego – określenia ilości soli w wodzie. Pomiar bezpośredni (odparowanie jakiejś objętości i zważenie suchej soli) jest dość trudne, dlatego żeby otrzymać to co nas interesuje musimy posłużyć się metodami pośrednimi i przejść przez kilka etapów przeliczeń i zaokrągleń.
Życie można sobie jednak ułatwić i zamiast zaglądać do tabel, wystarczy zakupić urządzenie z kompensacją temperatury i najlepiej pokazujące zasolenie w PSU. Tylko co to jest tak naprawdę ta kompensacja?
Kompensacja, to nie jest pomiar w tej temperaturze, to tylko „sprowadzenie” / przeliczenie do danej temperatury. Jak to się dzieje – sprawa bardzo prosta – przesuwa się skala. Co prawda, w przypadku popularnych spławików czy areometrów uchylnych przesunięcie skali jest stałe, więc i kompensacja kiepska, natomiast w przypadku refraktometrów z ATC sprawa wygląda następująco:

Kropla wody położona na pryzmat przyjmuje temperaturę refraktometru, czyli otoczenia. W zależności od temperatury otoczenia Bimetal „wygina się” przesuwając skalę w odpowiednim kierunku, tak aby mimo temperatury otoczenia 4, czy 30stC, podana wartość była zbliżona do pomiaru w temperaturze 20stC (o ile na refraktometrze napisano 20stC lub D20/20). W efekcie tego zabiegu otrzymujemy gęstość względną próbki w temperaturze 20stC, względem czystej wody w tej samej temperaturze. Obchodzi nas jednak gęstość w 25stC, dlatego niestety, ale w przypadku kiedy na refraktometrze napisane jest D20/20, to mimo kompensacji temperatury, celem określenia gęstości w 25stC (jakiejkolwiek, względnej czy bezwzględnej) powinniśmy posłużyć się tabelami. Większość nowoczesnych refraktometrów, dedykowanych do pomiaru SG dla wody morskiej (nie roztworów NaCl) podaje SG, które jest bardzo zbliżone do SG w temperaturze 25stC. Do zrobienia solanki mając tylko SG, znowu trzeba przeliczać.
Na szczęście większość refraktometrów posiada też skalę zasolenia w PSU (‰) i tu już sprawa jest prosta. Wartość zasolenia nie zależy bowiem od temperatury i nie ważne, w jakiej temperaturze wykonany jest pomiar, 35g/kg będzie zawsze 35g/kg. Zapyta ktoś pewnie teraz, po co w takim razie do takiego pomiaru kompensacja temperatury, skoro wynik od temperatury jest niezależny. Wynik rzeczywiście jest niezależny, ale sposób jego powstawania ma dużo wspólnego z temperaturą. Współczynnik refrakcji, czyli załamanie światła (Refractive Index) jest zależny od temperatury, dlatego mechanizm ATC przesuwa skalę tak, aby niezależnie od temperatury próbki, otoczenia, korygować załamanie światła, podając rzeczywisty wynik. Tak otrzymany wynik nie wymaga już żadnych dodatkowych zabiegów i w każdej temperaturze jest prawdziwy.
Dla mnie, świeżo upieczonego na tamten czas „morszczaka”, było to odkrycie na wagę wynalezienia koła. Nie chcę przekonywać nikogo, że jest to jedyna słuszna droga oceny zasolenia, ale w moim przypadku skończyły się problemy z zasoleniem i zrozumiałem ideę robienia solanki. Mam nadzieję, że dzięki temu opracowaniu część kolegów spojrzy inaczej na wykonywane pomiary i zrozumie odczytywane wyniki.
Pozostaje jeszcze jedno, kluczowe pytanie. Czy skład wody (poza NaCl) wpływa na ciężar właściwy / gęstość roztworu / pomiar zasolenia?
Oczywiście, że tak. Różne substancje mają różną gęstość, czyli stosunek wagi do objętości. Nie wdając się w szczegóły, w związku z powyższym, inną wagę będzie miał roztwór 1kg NaCl 10l wody i 1kg CaCl2 w 10l wody. Mam nadzieję, że zastanawialiście się, dlaczego robiąc odczynniki do Ballinga nie wlewamy np. 5 litrów wody, tylko dopełniamy do 5 litrów? Wlewając równą ilość wody, w każdym pojemniku byłaby inna objętość, ale to nie temat na teraz.
Pomiar gęstości nie odnosi się tylko do NaCl w wodzie morskiej, ale do wszystkiego co tam się znajduje. Jony Sodu, Magnezu, Chloru i Siarczany to ok. 97% masy jonów rozpuszczonych. Każde zachwianie równowagi odbije się na zasoleniu. Dla przykładu, roztwór bromku potasu o SG równym wodzie morskiej ma „zasolenie” około 36ppt, taki sam roztwór siarczanu magnezu ma “zasolenie” tylko 26ppt. (cyt.: http://www.reefkeeping.com/issues/2004-07/rhf/#c). Dlatego właśnie twierdzenie: „Zasolenie mam dobre, ale magnez za wysoki” jak i „Magnez ok., mimo złego zasolenia” dalece mijają się z prawdą i to bez względu na wybraną metodę pomiaru (grawitacyjną, czy za pomocą refrakcji). Temat został wyczerpująco opracowany tutaj:
http://reefkeeping.com/issues/2006-12/rhf/#6 – zachęcam do lektury.
To co w cytowanych pracach wielokrotnie jest powtarzane i co czuję się zobowiązany w tym opracowaniu wyraźnie podkreślić, to temat kalibracji.
Przede wszystkim kompensacja i kalibracja to dwie różne rzeczy. Wróćmy na chwilę do rysunku refraktometru. Śruba kalibracji ustawia skalę w odpowiednim miejscu, tak aby kompensowany przez bimetal pomiar był adekwatny do pomiaru w określonej temperaturze (temperaturze kompensacji, np. 20stC). Gdyby kompensacji nie było, pomiar musielibyśmy wykonywać w temperaturze 20stC, lub zaznaczyć, że próbka (otoczenie) miało inną temperaturę, oczywiście pomiar też byłby adekwatny do temperatury próbki. Jasnym staje się więc, że kalibracja urządzenia bez kompensacji musi być wykonana w warunkach, w których pomiar będzie wykonywany i najlepiej, jeśli przed każdym pomiarem wykonamy kalibrację. Dzięki kompensacji, kalibrację możemy wykonać w zasadzie w dowolnej temperaturze i raz na jakiś czas. Jednak kompensacja jest też „zabiegiem z pewnym przybliżeniem”, a przybliżenie jest tym dokładniejsze, im bardziej płyn kalibrujący zbliża się swoimi właściwościami do właściwości roztworu, który będziemy potem testować (skład, temperatura). O tym, że skład roztworu wpływa na wykonywane pomiary i kalibrację niech jeszcze świadczy fakt, że indeks refrakcji NSW (Natural Seawater) przy zasoleniu 35ppt = 1.3394, natomiast roztwór czystego NaCl z tym samym współczynnikiem refrakcji będzie miał zasolenie 36,5ppt. Stąd wniosek, że aby w miarę poprawnie skalibrować refraktometr, należy użyć roztworu NaCl zrobionego z 36,5g chlorku sodu i 963,5g wody z RO (ważne!!! Nie 1000ml wody, bo to nie to samo!!!)
Na zakończenie, jeśli zasiałem ziarenko niepewności u kogoś, komu się wydawało, że wie co robi, to się cieszę. Zachęcam do szukania, czytania, poddawania pod wątpliwość tego, co uważane jest za pewnik, wyciągania wniosków i dyskusji. Najgorsze, to założyć że wie się już wszystko. Przyznam się, że pomysł napisania tej pracy powstał w chwili, kiedy zacząłem drążyć temat gęstości wody, mimo że od dłuższego czasu posługiwałem się PSU. Wiele się nauczyłem, mimo to nadal mam niedosyt i wydaje mi się, że to nie wszystko, dlatego…
Nie zalecam korekcji, jeśli wszystko jest ok., ale jeśli coś komuś nie wychodzi, to może warto zweryfikować spojrzenie na pomiary zasolenia.
Piotr Staniewski