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在線電導(dǎo)率檢測(cè)儀的測(cè)量原理及使用方法
閱讀：3557 發(fā)布時(shí)間：2023-8-3
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(cè)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(jiǎn)單的說，是所測(cè)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(zhǎng)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(guó)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(cè)量原理
將兩塊平行的極板，放到被測(cè)溶液中，在極板的兩端加上一定的電勢(shì)(通常為正弦波電壓)，然后測(cè)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(cè)溶液中運(yùn)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(duì)測(cè)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(cè)量電極被稱為科爾勞施(Kohlrausch)電極。
電導(dǎo)率的測(cè)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(cè)量得到。
電導(dǎo)率常數(shù)K=L/A
其中：A-測(cè)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(chǎng)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(duì)電極測(cè)得電導(dǎo)值G=1000μS，則被測(cè)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(chǎng)。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(chǎng)(也稱作雜散場(chǎng)，漏泄場(chǎng))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(chǎng)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(cè)量范圍的需要。(不均勻電場(chǎng)：是電場(chǎng)區(qū)域內(nèi)電場(chǎng)強(qiáng)度的大小和方向，隨空間坐標(biāo)而變的電場(chǎng)。反之，電場(chǎng)強(qiáng)度的大小和方向與坐標(biāo)無關(guān)的電場(chǎng)，被稱為均勻電場(chǎng)。)
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(duì)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(cè)量誤差，在國(guó)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(cè)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(cè)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(cè)定、校準(zhǔn)
根據(jù)公式K=S/G，電極常數(shù)K可以通過測(cè)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(cè)量溶液的濃度和溫度不同，以及測(cè)量?jī)x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(gòu)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(cè)量標(biāo)定。電導(dǎo)電極常數(shù)測(cè)量時(shí)，應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：
1、測(cè)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(hào)的電導(dǎo)率儀。
2、測(cè)量電極常數(shù)的KCL溶液的溫度，以接近實(shí)際被測(cè)溶液的溫度為好。
3、測(cè)量電極常數(shù)的KCL溶液的濃度，以接近實(shí)際被測(cè)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(cè)量純水或超純水時(shí)，為了避免測(cè)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(cè)量，如采用燒杯取樣測(cè)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(cè)量，盡量采用溫度不補(bǔ)償方式進(jìn)行，測(cè)量后查表。
3、電極插頭座應(yīng)絕對(duì)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(cè)量誤差。
4、測(cè)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(cè)量的準(zhǔn)確性。
5、為確保測(cè)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(cè)試樣水沖洗三次后，方可測(cè)量。