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電導率儀的測定原理

2014-9-26　

　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。
　　
　　水溶液的電導率直接和溶解固體量濃度成正比，而且固體量濃度越高，電導率越大。電導率和溶解固體量濃度的關(guān)系近似表示為：1.4μS/cm=1ppm或2μS/cm=1ppm（每百萬單位CaCO3）。利用電導率儀或總固體溶解量計可以間接得到水的總硬度值，如前述，為了近似換算方便，1μs/cm電導率=0.5ppm硬度。電導率是物質(zhì)傳送電流的能力，與電阻值相對，單位Siemens/cm（S/cm），該單位的10-6以μS/cm表示，10-3時以mS/cm表示。但是需要注意：
　　
　　（1）以電導率間接測算水的硬度，其理論誤差約20-30ppm
　　
　　（2）溶液的電導率大小決定分子的運動，溫度影響分子的運動，為了比較測量結(jié)果，測試溫度一般定為20℃或25℃
　　
　　（3）采用試劑檢測可以獲取比較準確的水的硬度值。
　　
　　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10000μS/cm；海水的電導率約為30000μS/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。
　　
　　1）先將鉑黑電極浸在去離子水中數(shù)分鐘。
　　
　　2）調(diào)節(jié)表頭螺絲M，使指針指在零點。
　　
　　3）將校正、測量開關(guān)K2扳到“校正”位置。
　　
　　4）打開電源開關(guān)K預熱數(shù)分鐘后，調(diào)節(jié)校正調(diào)節(jié)器Rw3使指針在滿刻度上。
　　
　　5）將高周、低周開關(guān)K3扳向適當?shù)臋n上。
　　
　　6）將量程選擇開關(guān)R1扳到適當?shù)臋n上。
　　
　　7）調(diào)節(jié)電極常數(shù)調(diào)節(jié)器Rw2，使其與所用電極的常數(shù)相對應（這樣就相當于把電極常數(shù)調(diào)整為1，所測得溶液的電導率在數(shù)值上就等于溶液的電導）。
　　
　　8）用少量待測溶液沖洗電極后，將其插頭插在電極插口Kx內(nèi)，并浸入待測溶液中。
　　
　　9）調(diào)節(jié)校正調(diào)節(jié)器Rw3至滿刻度后，將校正、測量開關(guān)K2扳到測量位置。讀得表針的指示數(shù)，再乘上量程選擇開關(guān)R1所指的倍數(shù)，即為此溶液的電導率。重復測定一次，取其平均值。
　　
　　10）將校正、測量開關(guān)K2扳到“校正”位置，取出電極。
　　
　　電導率工作原理
　　
　　電導率是以數(shù)字表示溶液傳導電流的能力。水的電導率與其所含無機酸、堿、鹽的量有一定的關(guān)系，當它們的濃度較低時，電導率隨著濃度的增大而增加，因此，該指標常用于推測水中離子的總濃度或含鹽量。
　　
　　電導（G）是電阻（R）的倒數(shù)。因此當兩個電極（通常為鉑電極或鉑黑電極）插入溶液中，可以測出兩電極間的電阻R。根據(jù)歐姆定律，溫度一定時，這個電阻值與電極間距L（cm）正比，與電極的截面積A（cm2）反比，即：
　　
　　R=ρ×（L/A）
　　
　　其中ρ為電阻率,是長1cm，截面積為1cm2導體的電阻，其大小決定于物質(zhì)的本性。
　　
　　據(jù)上式，導體的電導（G）可表示成下式：
　　
　　G=1/R=（1/ρ）×（A/L）=K×（1/J）
　　
　　其中，K=1/ρ稱為電導率，J=L/A稱為電極常數(shù)
　　
　　電解質(zhì)溶液電導率指相距1cm的兩平行電極間充以1cm3溶液時所具有的電導。由上式可見，當已知電極常數(shù)（J），并測出溶液電阻（R）或電導（G）時，即可求出電導率。

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