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|列兵
電導率是物體傳導電流的能力。電導率測量儀的測量原理是將兩塊平行的極板,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,電導率(G)--電阻(R)的倒數(shù),由導體本身決定的。電導率的基本單位是西門子(S),原來被稱為歐姆。因為電導池的幾何形狀影響電導率值,標準的測量中用單位電導率S/cm來表示,以補償各種電極尺寸造成的差別。單位電導率(C)簡單的說是所測電導率(G)與電導池常數(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。
水的電導率與其所含無機酸、堿、鹽的量有一定關(guān)系。當它們的濃度較低時,電導率隨濃度的增大而增加,因此,該指標常用于推測水中離子的總濃度或含鹽量。不同類型的水有不同的電導率。新鮮蒸餾水的電導率為0.2-2μS/cm,但放置一段時間后,因吸收了CO2,增加到2—4μS/cm;超純水的電導率小于0.10/μS/cm;天然水的電導率多在50—500μS/cm之間,礦化水可達500—1000μS/cm;含酸、堿、鹽的工業(yè)廢水電導率往往超過10 000μS/cm;海水的電導率約為30 000μS/cm。
電極常數(shù)常選用已知電導率的標準氯化鉀溶液測定。不同濃度氯化鉀溶液的電導率(25℃)列于下表。溶液的電導率與其溫度、電極上的極化現(xiàn)象、電極分布電容等因素有關(guān),儀器上一般都采用了補償或消除措施。水樣采集后應盡快測定,如含有粗大懸浮物質(zhì)、油和脂,干擾測定,應過濾或萃取除去。
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1樓
何謂水的電阻率?
水的導電性能,與水的電阻值大小有關(guān),電阻值大,導電性能差,電阻值小,導電性能就良好。根據(jù)歐姆定律,在水溫一定的情況下,水的電阻值R大小與電極的垂直截面積F成反比,與電極之間的距離L成正比,如下式:
R = ρ
式中R — 電阻,單位為歐姆(Ω) 1Ω=106μΩ
ρ — 電阻率 單位為歐米(Ω•M)
如果電極的截面積F做成1cm2,兩電極間的距離L為1cm,那么電阻值就等于電阻率。
水的電阻率的大小,與水中的含鹽量的多少、水中離子濃度、離子的電荷數(shù)以及離子的運動速度有關(guān)。因此,純凈的水電阻率很大,超純水的電阻率就更大。水越純,電阻率越大。
何謂水的電導率?電導率和電阻率有和何關(guān)系?
由于水中含有各種溶解鹽類,并以離子的形式存在。當水中插入一對電極時,通電之后,在電場的作用下,帶電的離子就產(chǎn)生一定方向的移動。水中陰離子移向陽極,使水溶液起導電作用,水的導電能力的強弱程度,就稱為電導(或電導度),用G表示。電導反映了水中含鹽量的多少,是水的純凈程度的一個重要指標,水越純凈,含鹽量越少,電阻越大,電導越小,超純水幾乎不能導電。電導是電阻的倒數(shù),即
G =
式中 R — 電阻 單位歐姆(Ω)
G — 電導 單位西門子(S) 1S=103mS=106μS
因R =ρ (見49題),代入上式,則得到:
G = •
對于一對固定電極來講,二極間的距離不變,電極面積也不變,因此L與F為一個常數(shù)。令:J = L/F,J就稱為電極常數(shù),可得到
G = • = K•
式中:K =1/ρ就稱為電導率,單位為S/cm。1S/cm=103mS/cm = 106μS/cm。電導率K的意義就是截面積為1cm2,長度為1cm的導體的電導。當電導常數(shù)J = 1時,電導率就等于電導,電導率是不同電解質(zhì)溶液導電能力的表現(xiàn)。
電導率K,電導G,電阻率ρ三者之間的關(guān)系如下:
K = J • G =
式中J為電極常數(shù),例如:電導率為0.1μS/cm的高純水,其電阻率應為:
ρ= = ×106 = 10MΩ•cm
如何測定電導電極常數(shù)?為何要對常數(shù)進行校準?
根據(jù)公式J=K/G,電極常數(shù)J可以通過測量電導電極在一定濃度的KCl溶液中的電導G來求得,此時KCl溶液的電導率K是已知的。測量時,電導率儀常數(shù)旋鈕應旋至1.0cm-1處。
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相同,電導電極的常數(shù)J有時會出現(xiàn)較大的誤差,使用一段時間后,電極常數(shù)也可能會有變化。因此,新購的電導電極,以及使用一段時間后的電導電極,電極常數(shù)應重新測量標定。電導電極常數(shù)測量時應注意以下幾點:
(1) 測量時應采用配套使用的電導率儀,不要采用其他型號的電導率儀。
(2) 測量電極常數(shù)的KCl溶液的溫度,以接近實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,以接近實際被測溶液的濃度為好。
電導電極為何要鍍鉑黑?鉑黑電極能測試低電導率的溶液嗎?
電導電極使用的敏感材料通常為鉑,鍍鉑黑就是在鉑表面鍍上一層黑色蓬松的金屬鉑,目的是為了減少極化效應。多孔的鉑黑增加了電極的表面積,使電流密度減小,使極化效應變小,電容干擾也降低了。不鍍鉑黑或鍍得不好的鉑黑電極,會產(chǎn)生很大的測量誤差。鉑黑電極存放期間要泡在蒸餾水中不宜干放。如果發(fā)現(xiàn)鉑黑電極污染或失效,可浸入10%硝酸或鹽酸溶液中二分鐘,然后用蒸餾水沖洗干凈再測量,鉑黑電極也可以重新電鍍,但鍍鉑黑需要一定的要求和經(jīng)驗,鍍黑層鍍得好與壞對電極性能有很大影響。
在國內(nèi)一些電導電極或電導率儀的說明書中,對鉑黑電極有一種誤解,認為鉑黑電極適合于高電導率的溶液中使用,其實不然,鉑黑電極測試幾個μS/cm甚至0.1μS/cm的溶液都可以,而在高電導率的溶液中的測試,鉑黑電極就更穩(wěn)定和準確了。因此常數(shù)大于1的電導電極,都應該使用鉑黑電極。而不鍍鉑黑的光亮電導電極,因為它只能在較小電導率的溶液中使用,所以常數(shù)<1的電導電極可以使用光亮電極。光亮電極的另一個優(yōu)點是鉑片表面可以擦拭,而鉑黑電極表面則絕對不能擦拭,只能在水中晃動清洗。
電導電極有那些種類?有何不同用途?
電導電極一般有二電極式和多電極式二種類型。
二電極式電導電極是目前國內(nèi)使用最多的電導電極類型,實驗式二電極式電導電極的結(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)值的電導電極。通常有K=1、K=5、K=10等類型。而在在線電導率儀上使用的二電極式電導電極常制成圓柱形對稱的電極。當K=1時,常采用石墨,當K=0.1、0.01時,材料可以是不銹鋼或鈦合金。
多電極式電導電極,一般在支持體上有幾個環(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)的電導電極。環(huán)狀電極的材料可以是石墨、不銹鋼、鈦合金和鉑金。
電導電極還有四電極類型和電磁式類型。四電極電導電極的主要優(yōu)點是可以避免電極極化帶來的測量誤差,在國外的實驗式和在線式電導率儀上較多使用。電磁式電導電極的特點是適宜于測量高電導率的溶液,一般用于工業(yè)電導率儀中,或利用其測量原理制成單組分的濃度計,如鹽酸濃度計、硝酸濃度計等。
電導率儀的結(jié)構(gòu)原理是什么?
電導率的測量原理其實就是按歐姆定律測定平行電極間溶液部分的電阻。但是,當電流通過電極時,會發(fā)生氧化或還原反應,從而改變電極附近溶液的組成,產(chǎn)生“極化”現(xiàn)象,從而引起電導測量的嚴重誤差。為此,采用高頻交流電測定法,可以減輕或消除上述極化現(xiàn)象,因為在電極表面的氧化和還原迅速交替進行,其結(jié)果可以認為沒有氧化或還原發(fā)生。
電導率儀由電導電極和電計(電子單元)組成。電計采用了適當頻率的交流信號的方法,將信號放大處理后換算成電導率。電計中還可能裝有與傳感器相匹配的溫度測量系統(tǒng),能補償?shù)綐藴蕼囟入妼实臏囟妊a償系統(tǒng)、溫度系數(shù)調(diào)節(jié)系統(tǒng)以及電導池常數(shù)調(diào)節(jié)系統(tǒng),以及自動換擋功能等。電導電極有時還裝有熱敏元件。
電導率儀有哪些種類,其用途和優(yōu)缺點是什么?
電導率儀從使用用途分大致有筆形、便攜式、實驗室、工業(yè)用四種類型。
筆形電導率儀,一般制成單一量程,測量范圍狹,為專用簡便儀器。筆形還有制成TDS計,用于測量飲用水質(zhì)量,鹽度計測量湯(溶液)鹽度等。
便攜式和實驗室電導率儀測量范圍較廣,為常用儀器,不同點是便攜式采用直流供電,可攜帶到現(xiàn)場。實驗室電導率儀測量范圍廣、功能多、測量精度高。
工業(yè)用電導率儀的特點是要求穩(wěn)定性好、工作可靠,有一定的測量精度、環(huán)境適應能力強、抗干擾能力強,具有模擬量輸出、數(shù)字通訊、上下限報警和控制功能等。
如何解讀電導率儀的精確度?
電導率儀的精確度,采用的是引用誤差概念。它是將儀表量程中的滿刻度值,乘以誤差百分比。例如我們以1.0級的電導率儀為例,它的精確度指標為:基本誤差±1%F.S±1個字,配套誤差±1.5%F.S±1個字,它是什么意思呢?基本誤差是指電導率儀電計部分的誤差,配套誤差是指電計和電極配套使用的誤差。F.S是指電子單元各分檔的滿量程。例如,對于0.0~199.9μS/cm量程檔來說,基本誤差為±1%×199.9±1個字≈±2.1μS/cm,配套誤差為±1.5%×199.9±1個字≈±3.1μS/cm,±1個字是指儀表分辨率的最后一位數(shù)。因此,電導率儀的誤差概念,是對于一段量程檔而言的,與實際使用中的絕對誤差概念是不同的,這一點要引起注意,例如你測試一杯純水的電導率值為10μS/cm,你不能理解為其中有3.1μS/cm為誤差值。在一些分擋和連續(xù)刻度的儀表中一般都應用引用誤差的概念,例如mV計也是如此。
電導率儀的溫度補償有何意義?
一定濃度的溶液,其電導率隨溫度的改變而改變,在作精密測量時應該保持恒溫,也可在任意溫度下測量,然后通過儀器的溫度補償系統(tǒng),換算成25℃時的電導率,這樣測量數(shù)值就可以比較。但是,由于各種不同種類,不同濃度的電導率溫度系數(shù)各不相同,例如酸溶液的溫度系數(shù)為(1.0~1.6)%/℃,堿溶液的溫度系數(shù)為(1.8~2.2)%/℃,鹽溶液的溫度系數(shù)為(2.2~3.0)%/℃,天然水的溫度系數(shù)為2.0%/℃,因此電導率測量的溫度補償問題比較復雜,或者可以認為這種溫度補償是不充分的,或有較大誤差的。為此,有些電導率儀就不采用溫度補償電路,儀器測得的是當時溫度下的電導率值。有溫度補償?shù)碾妼蕛x,若將溫度補償旋鈕調(diào)至25℃時,儀器也無溫度補償作用,測量值為當時溫度下的未經(jīng)換算的電導率值。
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2樓
電導率儀工作包含兩種原理,一種是電導率儀測量原理,一種是溫度補償原理這兩種原理的詳細情況及相關(guān)的產(chǎn)品資料你都可以去上海闊思電子有限公司網(wǎng)站上面查看
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