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在線(xiàn)電導率檢測儀的測量原理及使用方法

更新時(shí)間:2024-07-15瀏覽:1857次
  電導率(conductivity),也稱(chēng)為導電率:是用來(lái)描述物質(zhì)中電荷流動(dòng)難、易程度的參數,水的導電性即水的電阻的倒數,通常用它來(lái)表示水的純凈度。電導率是物體傳導電流的能力。
 
  一、電導率儀的單位
 
  電導的基本單位是西門(mén)子(S),原來(lái)被稱(chēng)為姆歐,取電阻單位歐姆倒數之意。因為電導池的幾何形狀影響電導率值,所以標準的測量中用單位S/cm來(lái)表示電導率,以補償各種電極尺寸造成的差別。
 
  單位電導率(C)簡(jiǎn)單的說(shuō),是所測電導(G)與電導池常數(L/A)的乘積。這里的L為兩塊極板之間的液柱長(cháng)度,A為極板的面積。=ρl=l/σ
 
  1、定義:
 
  電阻率的倒數為電導率。
 
  σ=1/ρ
 
  2、單位:
 
  在國際單位制中,電導率的單位是西門(mén)子/米,其它單位有:s/cm,us/cm。1S/m=0.01s/cm=10000us/cm;
 
  3、電導率的物理意義:
 
  是表示物質(zhì)導電的性能。電導率越大則導電性能越強,反之越小。
 
  二、電導率的測量原理
 
  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(guò)的電流。根據歐姆定律,電導率(G)--電阻(R)的倒數,是由電壓和電流決定的。
 
  引起離子在被測溶液中運動(dòng)的電場(chǎng),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(chēng)為科爾勞施(Kohlrausch)電極。
 
  電導率的測量需兩個(gè)參數:一個(gè)是溶液的電導,另一個(gè)是溶液中L/A的幾何關(guān)系,電導可以通過(guò)電流、電壓的測量得到。
 
  電導率常數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(chēng)為電極常數。在電極間存在均勻電場(chǎng)的情況下,電極常數可以通過(guò)幾何尺寸算出。當兩個(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K=1cm-1。如果用此對電極測得電導值G=1000μS,則被測溶液的電導率K=1000μS/cm。
 
  一般情況下,電極常形成部分非均勻電場(chǎng)。此時(shí),電極常數必須用標準溶液進(jìn)行確定。標準溶液一般都使用KCl溶液,這是因為KCl的電導率的不同的溫度和濃度情況下非常穩定,準確。0.1 mol/l的KCl溶液在25℃時(shí)電導率為12.88mS/CM。
 
  所謂不均勻電場(chǎng)(也稱(chēng)作雜散場(chǎng),漏泄場(chǎng))沒(méi)有常數,而是與離子的種類(lèi)和濃度有關(guān)。因此,一個(gè)純雜散場(chǎng)電極是最復雜的電極,它通過(guò)一次校準,不能滿(mǎn)足寬的測量范圍的需要。(不均勻電場(chǎng):是電場(chǎng)區域內電場(chǎng)強度的大小和方向,隨空間坐標而變的電場(chǎng)。反之,電場(chǎng)強度的大小和方向與坐標無(wú)關(guān)的電場(chǎng),被稱(chēng)為均勻電場(chǎng)。)
 
  三、電導率儀的電導電極的種類(lèi)、用途
 
  電導電極一般分為二電極式、多電極式兩種類(lèi)型。
 
  1、二電極式電導電極
 
  是目前使用最多的電導電極類(lèi)型,實(shí)驗式二電極式電導電極的結構,是將二片鉑片燒結在二平行玻璃片上,或圓形玻璃管的內壁上,調節鉑片的面積和距離,就可以制成不同常數值的電導電極。通常有K=1、K=5、K=10等類(lèi)型。
 
  而在線(xiàn)電導率儀上使用的二電極式電導電極,常制成圓柱形對稱(chēng)的電極。當K=1時(shí),常采用石墨,當K=0.1、0.01時(shí),材料可以是不銹鋼或鈦合金。
 
  2、多電極式電導電極
 
  一般在支持體上有幾個(gè)環(huán)狀的電極,通過(guò)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。
 
  3、電導電極還有四電極類(lèi)型和電磁式類(lèi)型
 
  四電極電導電極的優(yōu)點(diǎn),是可以避免電極極化帶來(lái)的測量誤差,在國外的實(shí)驗式和在線(xiàn)式電導率儀上較多使用。
 
  電磁式電導電極的特點(diǎn),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。
 
  四、電導率電極常數的測定、校準
 
  根據公式K=S/G,電極常數K可以通過(guò)測量電導電極,在一定濃度的KCL溶液中的電導G來(lái)求得,此時(shí)KCL溶液的電導率S是已知的。
 
  由于測量溶液的濃度和溫度不同,以及測量?jì)x器的精度和頻率也不同,電導電極常數K有時(shí)會(huì )出現較大的誤差,使用一段時(shí)間后,電極常數也可能會(huì )有變化,因此,新購的電導率電極,以及使用一段時(shí)間后的電導率電極,電極常數應重新測量標定。電導電極常數測量時(shí),應注意以下幾點(diǎn):
 
  1、測量時(shí)應采用配套使用的電導率儀,不要采用其它型號的電導率儀。
 
  2、測量電極常數的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、電導率儀使用時(shí)的注意事項
 
  1、在測量純水或超純水時(shí),為了避免測量值的漂移現象,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、因溫度補償是采用固定的2%的溫度系數,所以,超、高純水的測量,盡量采用溫度不補償方式進(jìn)行,測量后查表。
 
  3、電極插頭座應絕對防止受潮,儀表應安置于干燥環(huán)境,避免因為水滴濺射或受潮,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,且不可以用強酸、堿清洗,以免改變電極常數,而影響儀表測量的準確性。
 
  5、為確保測量的精度,電極使用前,應用小于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。