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在线电导率仪/台式电导率仪相关先容

编辑:晓峰  来源:  时间:2015-12-31

电导率仪相关先容提要

电导率意义

什么是电导率仪

电导率仪测量原理及影响因素

电导率仪使用、校正、保养和储存

电导率仪电导电极

使用电导率仪注意事项

 中国的电导率基准

电导率

p以数字表示溶液传导电流的能力。单位以每米毫西门子(mS/m)表示。

p电阻率的倒数为电导率,用希腊字母κ表示,κ=1/ρ 。除非特别指明,电导率的测量温度是标准温度( 25 °C

p电导率的物理意义是表示物质导电的性能。电导率越大则导电性能越强,反之越小。另外:电导是电阻的倒数,电导率是电阻率的倒数

p电导率是以数字表示溶液传导电流的能力。水的电导率与其所含无机酸、碱、盐的量有一定的关系,当它们的浓度较低时,电导率随着浓度的增大而增加,因此,该指标常用于推测水中离子的总浓度或含盐量。

电导率单位

p在国际单位制中,电导率的单位称为西门子/(S/m),其它单位有:mS/mS/cm,μS/cm

1S/m=1000mS/m

=1000000S/m

=10mS/cm

=10000μS/cm

电导率的应用范围

p电厂-水处理;

p污水厂-工业废水处理;

p造纸-印染过程/废水处理;

p化工炼油-生物过程/废水处理;

p冶金和采矿-生产过程/废水处理;

p食品和饮料-生产加工过程/废水处理;

p医药制品行业-生物反应和发酵/废水处理;

p半导体-生产过程/废水处理/高纯水制程生产

电导率范围示意图及电极常(K)熟选配表

电导率仪测量原理

将相互平行且距离是固定值L的两块极板(或圆柱电极),放到被测溶液中,在极板的两端加上一定的电势。然后通过电导仪测量极板间电导。电导率的测量需要两方面信息。一个是溶液的电导G,另一个是溶液的几何参数S。电导可以通过电流、电压的测量得到。根据关系式S=K×G可以等到电导率的数值。这一测量原理在直接显示测量仪表中得到广泛应用。 而K= L /A   A--测量电极的有效极板   L--两极板的距离   这一值则被称为电极常数。在电极间存在均匀电场的情况下,电极常数可以通过几何尺寸算出。当两个面积为1cm2的方形极板,之间相隔1cm组成电极时,此电极的常数K=1。如果用此对电极测得电导值G=1000μs,则被测溶液的电导率κ=1000μs/ cm。
一般情况下,电极常形成部分非均匀电场。此时,电极常数必须用标准溶液进行确定。标准溶液一般都使用KCl溶液这是因为KCl的电导率的不同的温度和浓度情况下非常稳定、准确。0.1mol/l的KCl溶液在25℃时电导率为12.856ms/cm。

电导率仪概念

电导率测定仪是一款多量程仪器,能够满足从去离子水到海水等多种应用检测要求。这款仪器能够提供自动温度补偿,并能设置温度系数,因此能够用于测量温度系数与水不同的液体样品。它能够提供三个量程并具有量程自动选择功能,能够在检测时自动选择最为合适的量程。

在线电导仪/台式电导仪/便携式电导仪


电导率仪由振荡器、放大器和指示器等部分组成。电导率仪的工作原理如图所示。


E为振荡器产生的交流电压,Rx为电导池的等效电阻,Rm为分压电阻,Em为Rm上的交流分压。由欧姆定律可知:

Kcell为电导池常数,当E、Rm和Kcell均为常数时,由电导率κ的变化必将引起Em作相应变化,所以测量Em的大小,也就测得溶液电导率的数值。。将Em送至交流放大器放大,再经过讯号整流,以获得推动表头的直流讯号输出,表头直读电导率。

电导率仪工作原理

电导(G)是电阻(R)的倒数。因此当两个电极(通常为铂电极或铂黑电极)插入溶液中,可以测出两电极间的电阻R。根据欧姆定律,温度一定时,这个电阻值与电极间距L(cm)正比,与电极的截面积A(cm2)反比,即R =ρ×(L/A);其中ρ为电阻率,是长1cm,截面积为1cm2导体的电阻,其大小决定于物质的本性。   据上式,导体的电导(G)可表示成下式:G =1/R=(1/ρ)×(A/L)=κ×(1/J) ;其中,κ=1/ρ称为电导率,J =L/A称为电极常数;电解质溶液电导率指相距1cm的两平行电极间充以1cm3溶液时所具有的电导。由上式可见,当已知电极常数(J),并测出溶液电阻(R)或电导(G)时,即可求出电导率。

影响电导率的因素有哪些

温度:电导率与温度具有很大相关性。金属的电导率随着温度的增高而降低。半导体的电导率随着温度的增高而增高。在一段温度值域内,电导率可以被近似为与温度成正比。为了要比较物质在不同温度状况的电导率,必须设定一个共同的参考温度。电导率与温度的相关性,时常可以表达为,电导率对上温度线图的斜率。

掺杂程度:固态半导体的掺杂程度会造成电导率很大的变化。增加掺杂程度会造成高电导率。水溶液的电导率高低相依于其内含溶质盐的浓度,或其它会分解为电解质的化学杂质。水样本的电导率是测量水的含盐成分、含离子成分、含杂质成分等等的重要指标。水越纯净,电导率越低(电阻率越高)。水的电导率时常以电导系数来纪录;电导系数是水在 25°C 温度的电导率。

各向异性:有些物质会有异向性(anisotropic) 的电导率,必需用 3 × 3 矩阵来表达(使用数学术语,第二阶张量,通常是对称的)。

电导率的温度补偿

一、电导率测量是与温度相关的。温度对电导率的影响程度依溶液的不同而不同,可以用下面的公式求得:
Gt = Gtcal{1 + α(T-Tcal)}
其中:   Gt = 某一温度(°C)下的电导率
Gtcal = 标准温度(°C)下的电导率
Tcal = 温度修正值
α = 标准温度(°C)下溶液的温度系数。 下表列出了常用溶液的α值。要得到其他溶液的α值,只要测量某个温度范围内的电导率,并以温度为纵轴绘出相应的电导率的变化曲线,与标准温度相对应的曲线点为该溶液的α值。

二、

三、市场上所销售的所有电导仪都可以参照标准温度(通常为25°C)进行调节的或自动温度补偿。大多数固定温度补偿的电导仪的α调节为2%/°C(近似25°C时氯化钠溶液的α)。DDS-11C型对被测液能作标准温度系数百分之二,DDS-307型作百分之一至百分之四补偿。可调节温度补偿的电导仪可以把α调节到更加接近所测溶液的α。

电导率仪的使用方法

开机:按下电源开关,预热30min。

测量:
(1)调节“常数”补偿旋钮使显示值与电极上所标常数值一致。
(2)调节“温度”补偿旋钮至待测溶液实际温度值。
(3)先用蒸馏水清洗电极,滤纸吸干,再用被测溶液清洗一次,把电极浸入被测溶液中,用玻璃棒搅拌溶液,使溶液均匀,读出溶液的电导率值。
在测量过程中,若显示屏首位为1(溢出),这表示被测溶液的电导率值超出量程范围,此时应将【RANGE】旋钮旋到高一档进行测量,或者将样品稀释一定倍数进行测量。
结束:用蒸馏水清洗电极;关机。

电导率仪电极常数选择

电导率范围及对应电极常数推荐表


根据公式K=S/G,电极常数K可以通过测量电导电极在一定浓度的KCL溶液中的电导G来求得,此时KCL溶液的电导率S是已知的。   由于测量溶液的浓度和温度不同,以及测量仪器的精度和频率也不同,电导电极常数K有时会出现较大的误差,使用一段时间后,电极常数也可能会有变化,因此,新购的电导电极,以及使用一段时间后的电导电极,电极常数应重新测量标定,电导电极常数测量时应注意以下几点:
1. 测量时应采用配套使用的电导率仪,不要采用其它型号的电导率仪。
2. 测量电极常数的KCL溶液的温度,以接近实际被测溶液的温度为好。

电导率仪校正方法

精确配置标准溶液;
调节标准溶液温度至参照标准温度(一般为25℃),即25±0.1℃。
按下式计算常数J:J=K/K测式中K为溶液标准电导率(查下表可得)
测量标准液电导率、计算并修改常数数值。
测量标准液电导率用以验证。

电导电极的种类

电导电极还有四电极类型和电磁式类型。
四电极电导电极的优点是可以避免电极极化带来的测量误差,在国外的实验式和在线式电导率仪上较多使用。
电磁式电导电极的特点是适宜于测量高电导率的溶液,一般用于工业电导率仪中,或利用其测量原理制成单组分的浓度计,如盐酸浓度计、硝酸浓度计等。

电导率仪的维护与保养一注意事项

电极使用前必须放入在蒸馏水中浸泡数小时,经常使用的电极应放入(贮存)在蒸馏水中。

量程正确设置方法:置与溢出档的高一档量程进行测量,能在低一档量程内测量的,不放在高一档量程内测量。
为保证仪器的测量精度,必要时在仪器的使用前,用该仪器对电极常数进行重新标定。同时应定期进行电导电极常数标定。
盛被测溶液的容器必须清洁,无离子玷污。
在测量高纯水时应避免污染,正确选择电导电极常数并最好采用密封、流动的测量方式(否则电导率增加很快,因为空气中的CO2溶入水里变成碳酸根离子 )
1,测量低电导值的溶液时,请先在超纯水中清晰并浸泡2个小时以上。
2,测量过程中,从甲溶液转到乙溶液时,先用蒸馏水清洗后,在用乙溶液清洗,不能用滤纸擦拭。
3,电极使用完毕后应该清洗干净,甩干后妥善保存(可浸泡在纯水中保存),避免碰撞损坏。
4,防止电极的插头和引线潮湿,否则将会出现测量误差。
5,电极长期使用,电极常数会发生变化,影响测量准确性,此时应重新标定电极常数。

仪器内置的温度系数为2%/℃,与此温度系数不符的溶液使用温度补偿将会有误差。因此,进行高精度测量或检测高纯水时,应采用无温度补偿方式进行,然后查表,或者将被测溶液恒温在25℃,求其在25℃时的电导率值。
为保证测量精度,电极使用前应用于小0.5μS/cm的去离子水(或蒸馏水)冲洗二次,然后用被测试样冲洗后方可测量。
出现异常情况,联系管理员。
测量时应采用配套使用的,不要采用其它型号的。

1,测量低电导值的溶液时,请先在超纯水中清晰并浸泡2个小时以上。
2,测量过程中,从甲溶液转到乙溶液时,先用蒸馏水清洗后,在用乙溶液清洗,不能用滤纸擦拭。
3,电极使用完毕后应该清洗干净,甩干后妥善保存(可浸泡在纯水中保存),避免碰撞损坏。
4,防止电极的插头和引线潮湿,否则将会出现测量误差。
5,电极长期使用,电极常数会发生变化,影响测量准确性,此时应重新标定电极常数。

电导电极的清洗与储存

?电导电极的贮存:

电极(长期不用)应贮存在干燥的地方。电极使用前必须放入(贮存)在蒸馏水中数小时,经常使用的电极可以放入(贮存)在蒸馏水中。

? 电导电极的清洗

1.可以用含有洗涤剂的温水清洗电极上有机成分污垢,也可以用酒精清洗。

2.钙、镁沉淀物最好用10℅柠檬酸。

3.镀铂黑的电极,只能用化学方法清洗,用软刷子机械清洗时会破坏镀在电极表面的镀层(铂黑)。注意:某些化学方法清洗可能在生活破坏被轻度污染的铂黑层。

4.光亮的铂电极,可以用软刷子机械清洗。但在电极表面不可以产生裂痕,绝对不可以使用螺丝起子之类硬物清理电极表面,甚至在用软刷子清洗时也要特别注意。

关于铂黑

在铂电极应用中,铂表面往往先作电镀处理,生成一种黑色“铂绒”,以增加活性和表面积,故称铂黑电极。铂黑可增加电极反应速率,加速达到平衡;多孔的铂黑增加了电极的表面积,使电流密度减小,使极化效应变小,电容干扰也降低了。

不镀铂黑或镀得不好的铂黑电极,会产生很大的测量误差。铂黑电极存放期间要泡在蒸馏水中不宜干放。如果发现铂黑电极污染或失效,可浸入10%硝酸或盐酸溶液中二分钟,然后用蒸馏水冲洗干净再测量,铂黑电极也可以重新电镀,但镀铂黑需要一定的要求和经验,镀黑层镀得好与坏对电极性能有很大影响。

铂黑电极测试几个μS/cm甚至0.1μS/cm的溶液都可以,而在高电导率溶液中的测试,铂黑电极就更稳定和准确了。因此常数大于1的电导电极。都应该使用铂黑电极。而不镀铂黑的光亮电导电极,因为它只能在较小电导率的溶液中使用,所以常数<1的电导电极可以使用光亮电极。光亮电极的另一个优点是铂片表面可以擦拭,而铂黑电极表面则绝对不能擦拭,只能在水中晃动清洗。

中国的电导率基准

中国和不少国家的电导率基准是以相对测量法建立的,是一种国家副基准。 将一种纯度优于99.99%的高纯度氯化钾作为符合国际推荐的电导率基准物质,由它所配制的基准溶液应具有国际推荐电导率值。以25℃的溶液电导率为超始点,相应地测出各个电导率常数,然后按下式求出其他温度的电导率常数K   K=K0(1-at)   式中,K0为0℃下电导池常数;a为制作电导池所用玻璃线性膨胀系数;t为溶液温度,单位℃。   上式为近似推导结果,与考虑复杂情况时最多不会超过正负1×l0^(-5)的差别。再根据不同温度下各溶液在相应电导池上所实测到的电阻值,相应地计算出各溶液在不同温度下的电导率。因为电导池常数相对变化的温度系数为-8.49×10^(-6)℃-1,而KCl溶液电导率的温度系数大约为+2×10^(-2)℃-1。因此,假如1D、0.1D和0.01D溶液在18℃和20℃下所测得的电导率与国际推荐值—致,则可以认为这样的相对测量方法是可靠的,这在以后的国际样品比较中得到了验证。其中20℃的国际推荐值是1972年和1976年IUPAC推荐值。


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