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在線電導(dǎo)率檢測儀的測量原理及使用方法

更新時(shí)間:2024-07-15瀏覽:2711次
  電導(dǎo)率(conductivity),也稱為導(dǎo)電率:是用來描述物質(zhì)中電荷流動(dòng)難、易程度的參數(shù),水的導(dǎo)電性即水的電阻的倒數(shù),通常用它來表示水的純凈度。電導(dǎo)率是物體傳導(dǎo)電流的能力。
 
  一、電導(dǎo)率儀的單位
 
  電導(dǎo)的基本單位是西門子(S),原來被稱為姆歐,取電阻單位歐姆倒數(shù)之意。因?yàn)殡妼?dǎo)池的幾何形狀影響電導(dǎo)率值,所以標(biāo)準(zhǔn)的測量中用單位S/cm來表示電導(dǎo)率,以補(bǔ)償各種電極尺寸造成的差別。
 
  單位電導(dǎo)率(C)簡單的說,是所測電導(dǎo)(G)與電導(dǎo)池常數(shù)(L/A)的乘積。這里的L為兩塊極板之間的液柱長度,A為極板的面積。=ρl=l/σ
 
  1、定義:
 
  電阻率的倒數(shù)為電導(dǎo)率。
 
  σ=1/ρ
 
  2、單位:
 
  在國際單位制中,電導(dǎo)率的單位是西門子/米,其它單位有:s/cm,us/cm。1S/m=0.01s/cm=10000us/cm;
 
  3、電導(dǎo)率的物理意義:
 
  是表示物質(zhì)導(dǎo)電的性能。電導(dǎo)率越大則導(dǎo)電性能越強(qiáng),反之越小。
 
  二、電導(dǎo)率的測量原理
 
  將兩塊平行的極板,放到被測溶液中,在極板的兩端加上一定的電勢(通常為正弦波電壓),然后測量極板間流過的電流。根據(jù)歐姆定律,電導(dǎo)率(G)--電阻(R)的倒數(shù),是由電壓和電流決定的。
 
  引起離子在被測溶液中運(yùn)動(dòng)的電場,是由與溶液直接接觸的二個(gè)電極產(chǎn)生的。此對測量電極必須由抗化學(xué)腐蝕的材料制成。實(shí)際中經(jīng)常用到的材料有鈦等。由二個(gè)電極組成的測量電極被稱為科爾勞施(Kohlrausch)電極。
 
  電導(dǎo)率的測量需兩個(gè)參數(shù):一個(gè)是溶液的電導(dǎo),另一個(gè)是溶液中L/A的幾何關(guān)系,電導(dǎo)可以通過電流、電壓的測量得到。
 
  電導(dǎo)率常數(shù)K=L/A
 
  其中:A-測量電極的有效極板,L-兩極板的距離。
 
  這一值則被稱為電極常數(shù)。在電極間存在均勻電場的情況下,電極常數(shù)可以通過幾何尺寸算出。當(dāng)兩個(gè)面積為1cm2的方形極板,之間相隔1cm組成電極時(shí),此電極的常數(shù)K=1cm-1。如果用此對電極測得電導(dǎo)值G=1000μS,則被測溶液的電導(dǎo)率K=1000μS/cm。
 
  一般情況下,電極常形成部分非均勻電場。此時(shí),電極常數(shù)必須用標(biāo)準(zhǔn)溶液進(jìn)行確定。標(biāo)準(zhǔn)溶液一般都使用KCl溶液,這是因?yàn)镵Cl的電導(dǎo)率的不同的溫度和濃度情況下非常穩(wěn)定,準(zhǔn)確。0.1 mol/l的KCl溶液在25℃時(shí)電導(dǎo)率為12.88mS/CM。
 
  所謂不均勻電場(也稱作雜散場,漏泄場)沒有常數(shù),而是與離子的種類和濃度有關(guān)。因此,一個(gè)純雜散場電極是最復(fù)雜的電極,它通過一次校準(zhǔn),不能滿足寬的測量范圍的需要。(不均勻電場:是電場區(qū)域內(nèi)電場強(qiáng)度的大小和方向,隨空間坐標(biāo)而變的電場。反之,電場強(qiáng)度的大小和方向與坐標(biāo)無關(guān)的電場,被稱為均勻電場。)
 
  三、電導(dǎo)率儀的電導(dǎo)電極的種類、用途
 
  電導(dǎo)電極一般分為二電極式、多電極式兩種類型。
 
  1、二電極式電導(dǎo)電極
 
  是目前使用最多的電導(dǎo)電極類型,實(shí)驗(yàn)式二電極式電導(dǎo)電極的結(jié)構(gòu),是將二片鉑片燒結(jié)在二平行玻璃片上,或圓形玻璃管的內(nèi)壁上,調(diào)節(jié)鉑片的面積和距離,就可以制成不同常數(shù)值的電導(dǎo)電極。通常有K=1、K=5、K=10等類型。
 
  而在線電導(dǎo)率儀上使用的二電極式電導(dǎo)電極,常制成圓柱形對稱的電極。當(dāng)K=1時(shí),常采用石墨,當(dāng)K=0.1、0.01時(shí),材料可以是不銹鋼或鈦合金。
 
  2、多電極式電導(dǎo)電極
 
  一般在支持體上有幾個(gè)環(huán)狀的電極,通過環(huán)狀電極的串聯(lián)和并聯(lián)的不同組合,可以制成不同常數(shù)的電導(dǎo)電極。環(huán)狀電極的材料可以是石墨、不銹鋼、鈦合金和鉑金。
 
  3、電導(dǎo)電極還有四電極類型和電磁式類型
 
  四電極電導(dǎo)電極的優(yōu)點(diǎn),是可以避免電極極化帶來的測量誤差,在國外的實(shí)驗(yàn)式和在線式電導(dǎo)率儀上較多使用。
 
  電磁式電導(dǎo)電極的特點(diǎn),是適宜于測量高電導(dǎo)率的溶液,一般用于工業(yè)電導(dǎo)率儀中,或利用其測量原理制成單組分的濃度計(jì),如鹽酸濃度計(jì)、硝酸濃度計(jì)等。
 
  四、電導(dǎo)率電極常數(shù)的測定、校準(zhǔn)
 
  根據(jù)公式K=S/G,電極常數(shù)K可以通過測量電導(dǎo)電極,在一定濃度的KCL溶液中的電導(dǎo)G來求得,此時(shí)KCL溶液的電導(dǎo)率S是已知的。
 
  由于測量溶液的濃度和溫度不同,以及測量儀器的精度和頻率也不同,電導(dǎo)電極常數(shù)K有時(shí)會(huì)出現(xiàn)較大的誤差,使用一段時(shí)間后,電極常數(shù)也可能會(huì)有變化,因此,新購的電導(dǎo)率電極,以及使用一段時(shí)間后的電導(dǎo)率電極,電極常數(shù)應(yīng)重新測量標(biāo)定。電導(dǎo)電極常數(shù)測量時(shí),應(yīng)注意以下幾點(diǎn):
 
  1、測量時(shí)應(yīng)采用配套使用的電導(dǎo)率儀,不要采用其它型號的電導(dǎo)率儀。
 
  2、測量電極常數(shù)的KCL溶液的溫度,以接近實(shí)際被測溶液的溫度為好。
 
  3、測量電極常數(shù)的KCL溶液的濃度,以接近實(shí)際被測溶液的濃度為好。
 
  五、電導(dǎo)率儀使用時(shí)的注意事項(xiàng)
 
  1、在測量純水或超純水時(shí),為了避免測量值的漂移現(xiàn)象,建議采用密封槽,在密封狀態(tài)下的進(jìn)行流動(dòng)測量,如采用燒杯取樣測量,則會(huì)產(chǎn)生較大的誤差。
 
  2、因溫度補(bǔ)償是采用固定的2%的溫度系數(shù),所以,超、高純水的測量,盡量采用溫度不補(bǔ)償方式進(jìn)行,測量后查表。
 
  3、電極插頭座應(yīng)絕對防止受潮,儀表應(yīng)安置于干燥環(huán)境,避免因?yàn)樗螢R射或受潮,引起儀表的漏電或測量誤差。
 
  4、測量電極是精密部件,不可以分解,不可以改變電極形狀和尺寸,且不可以用強(qiáng)酸、堿清洗,以免改變電極常數(shù),而影響儀表測量的準(zhǔn)確性。
 
  5、為確保測量的精度,電極使用前,應(yīng)用小于0.5uS/cm的蒸餾水(或去離子水)沖洗二次(鉑黑電極干放一段時(shí)間后,在使用前,必須在蒸餾水中浸泡),然后用被測試樣水沖洗三次后,方可測量。