選擇性電極、硬度計助你生產穩定與設備穩定運行
水的硬度主要取決於其中鈣（Ca²⁺）和鎂（Mg²⁺）離子的濃度，是依照換算碳酸鈣含量為標準。根據世界衛生組織（WHO）的定義，水的硬度可分為：
硬水中的鈣、鎂離子會和碳酸根反應形成沉澱，這些沉澱物在高溫條件下容易在鍋爐、熱交換器和管線內部結垢，降低傳熱的效率，甚至可能損壞設備。例如，在食品與飲料工業中，硬水可能影響咖啡或茶的萃取效率與風味穩定性；在半導體及電子業中，水質硬度需嚴格控制，以避免影響晶圓清洗效果和製程均勻性。
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水的總硬度（Total Hardness）主要由鈣離子（Ca²⁺）和鎂離子（Mg²⁺）組成，通常以碳酸鈣當量（mg/L或ppm）表示。天然水源，如地下水，經過石灰岩、白堊岩等礦層時，會溶解大量的鈣、鎂離子，導致水質硬度升高。然而總硬度無法靠單一離子濃度來推算，需透過直接測量或分析模型估算，才能提供準確數據作為製程參數依據。
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目前工業現場常用的水質硬度監測設備主要有兩類：
硬度分析儀是透過酞紫法（Phthalein Purple Method）產生化學反應，進一步以光學比色法分析水樣中的總硬度。這個方法具備高度準確性，甚至媲美實驗室檢測的結果，並配備自動校正、自動清洗與低試劑消耗設計，適用於連續監測與低維護需求的場所。
離子選擇性電極（Ion-Selective Electrode, ISE）是針對特定離子，例如鈣（Ca²⁺）、鎂（Mg²⁺）、鈉（Na⁺）離子進行即時濃度監測，提供水質變化的動態指標。相較於總硬度分析的方式，離子選擇性電極可以針對單一離子進行連續式的監測，特別適用在追蹤水質變化、優化軟水器再生週期和確認離子交換效率。ASTi 所提供的這類型監測設備，可以單一主機同時連接多種電極，來達到同時量測多種目標離子的目的，並具備數位訊號輸出功能，方便整合至SCADA或PLC控制系統中。配備溫度補償元件與前置放大器設計，可確保測值穩定性與抗雜訊能力，適合長時間安裝在嚴苛的環境下。
擎傑企業提供品牌ASTi 專用於數位式電極的觸控儀錶 HiQDT-CTRL，為ISE電極測量提供完整的支援。此儀錶可依需求配置雙通道、三通道或六通道設計，可以同時連接pH、ORP、溶氧、電導度與各式ISE電極。並且支援MODBUS RTU與TCP通訊、類比輸出（4-20mA / 0-10VDC），並具備防爆認證（ATEX Class I, Division II）與IP67/NEMA 4防水防塵保護外殼，滿足多樣化的工業場所應用需求。
HiQDT-CTRL儀錶配置快接頭設計，即插即用，即使不是技術人員也能快速更換電極，操作門檻低、維護效率高。擎傑企業所提供的ISE解決方案和HiQDT-CTRL整合應用，協助用戶打造可靠且可擴展的水質監測架構，提升整體製程效率與風險控管能力。
鈣離子（Ca²⁺）是造成水質硬度的主要來源之一。透過ISE量測，可以實現即時且穩定的鈣離子濃度監測，工業級鈣離子選擇性電極具備高選擇性、耐化學腐蝕與長壽命設計，可選擇浸入式、快拆式等安裝方式，並支援溫度補償與數位訊號，廣泛應用於鍋爐水、反滲透前處理與純水系統中。
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在水處理過程中，軟水機（軟水系統、軟水器）是以離子交換技術，藉由樹脂上的鈉離子（Na⁺）置換水中的鈣、鎂離子。因此，監測鈉離子濃度變化，可以間接反映水質硬度的變動。該案例中，在軟水機前鈉離子濃度約為48 ppm，經軟水器後濃度則穩定於300 ppm以上，當發現鈉離子濃度異常下降，可能表示軟水器的交換樹脂效能下降，需要進行再生處理；同時也可以觸發警報並切換至備用系統，避免硬水進入設備導致生產風險，這種間接判斷方式提供了實用的監測機制與自動化可能性。
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CA80HA 硬度分析儀採用酞菁紫法（phthalein purple method）原理，能夠提供與實驗室結果媲美的高精度測量。其自動標定和自動清洗功能，確保了長期穩定的數據輸出，同時降低了操作人員的介入頻率和維護成本。此外，該分析儀的低試劑消耗設計，結合內建的冷卻系統，有效延長了試劑的保存期限，進一步降低了運營成本。
技術特點與應用優勢：
多樣化安裝方式與環境適應性：CA80HA 可選擇牆掛式或底座式安裝，並具備防塵防水設計，適應各種工業環境需求。
在鍋爐給水系統中，該硬度分析儀的應用有效預防了結垢與腐蝕問題，延長設備壽命並提升運行效率，而在
台灣首屈一指的化學纖維廠也實際運用了CA80HA在鍋爐給水系統中；此外，在食品與飲料工業中，水質硬度直接影響產品的風味和品質。透過 CA80HA 的精準監測，企業能夠即時調整水處理系統，確保產品的一致性和高品質。
水質硬度雖然是基礎參數，卻深深影響製程穩定與設備健康。透過離子濃度檢測儀與高精度硬度分析儀的搭配或選擇使用，使各產業可以針對水質異常作出即時反應，提前進行軟水器再生或系統調整，實現高效、低風險的製程控制。擎傑企業將持續提供專業的解決方案，助您在競爭中穩健前行。
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參考資料:臺北市政府全球資訊網-常見問答-住家新購洗碗機，自來水硬度如何設定?