四电极法测电导率机理
电导率概念及其测定原理 电导率是物体传导电流的能力。电导率测量仪的测量原理是将两块平行的极板,放到被测溶液中,在极板的两端加上一定的电势(通常为正弦波电压),然后测量极板间流过的电流。根据欧姆定律,电导率(G)--电阻(R)的倒数,由导体本身决定的。电导率的基本单位是西门子(S),原来被称为欧姆。因为电导池的几何形状影响电导率值,标准的测量中用单位电导率S/cm来表示,以补偿各种电极尺寸造成的差别。单位电导率(C)简单的说是所测电导率(G)与电导池常数(L/A)的乘积.这里的L为两块极板之间的液柱长度,A为极板的面积。 水溶液的电导率直接和溶解固体量浓度成正比,而且固体量浓度越高,电导率越大。电导率和溶解固体量浓度的关系近似表示为:
1. 4μS/cm=1ppm或2μS/cm=1ppm(每百万单位CaCO3)。利用电导率仪或总固体溶解量计可以间接得到水的总硬度值,如前述,为了近似换算方便,1μs/cm电导率 = 0.5ppm硬度。电导率是物质传送电流的能力,与电阻值相对,单位Siemens/cm (S/cm),该单位的10-6以μS/cm表示,10-3时以mS/cm表示。 但是需要注意:
(1)以电导率间接测算水的硬度,其理论误差约20-30ppm(2)溶液的电导率大小决定分子的运动,温度影响分子的运动,为了比较测量结果,测试温度一般定为20℃或25℃(3)采用试剂检测可以获取比较准确的水的硬度值。 水的电导率与其所含无机酸、碱、盐的量有一定关系。当它们的浓度较低时,电导率随浓度的增大而增加,所以该指标常用于推测水中离子的总浓度或含盐量。不同类型的水有不同的电导率。新鲜蒸馏水的电导率为0.2-2μS/cm,但放置一段时间后,因吸收了CO2,增加到2—4μS/cm;超纯水的电导率小于0.10/μS/cm;天然水的电导率多在50—500μS/cm之间,矿化水可达500—1000μS/cm;含酸、碱、盐的工业废水电导率往往超过10 000μS/cm;海水的电导率约为30 000μS/cm。 电极常数常选用已知电导率的标准氯化钾溶液测定。不同浓度氯化钾溶液的电导率(25℃)列于下表。溶液的电导率与其温度、电极上的极化现象、电极分布电容等因素有关,仪器上一般都采用了补偿或消除措施。
浓度(mol/L) 电导率(μS/cm) 0.0001 14.94 0.0005 73.90 0.001 147.0 0.005 717.8 0.01 1413 0.02 2767 0.05 6668 0.1 12900 水样采集后应尽快测定,如含有粗大悬浮物质、油和脂,干扰测定,应过滤或萃取除去。
TDS,电导率,硬度,ppm单位概念定义 TDS用来衡量水中所有离子的总含量, 通常以ppm表示 在纯水谁制造业,电导率也可用来间接表征TDS. 溶液的电导率等于溶液中各种离子电导率之和,比如:纯食盐溶液: Cond.=Cond(pure water) + Cond(NaCl) 或者 Cond.= 0.055 + Cond(NaCl) 电导率和TDS的关系并不呈线性,但在有限的浓度区段内,可用采用线性公式表示: 例如. 100uS/cm x 0.5 (as NaCl) = 50 ppm TDS(uS:微西门子)从上面两个公式可以知道:纯水的电导率为:0.055uS (18.18兆欧) 食盐的TDS-电导率换算系数为0.5.所以:经验公式是:将以微西门子为单位的电导率折半约等于TDS(ppm)有时TDS 也用其它盐类表示,如CaO3(系数则为0.66) TDS与电导率的换算系数可以在0.4-1.0之间调节,以对应不同种类的电解质溶液。 电导率是物体传导电流的能力。电导率测量仪的测量原理是将两块平行的极板,放到被测溶液中,在极板的两端加上一定的电势(通常为正弦波电压),然后测量极板间流过的电流。根据欧姆定律,电导率(G)--电阻(R)的倒数,由导体本身决定的。电导率的基本单位是西门子(S),原来被称为欧姆。因为电导池的几何形状影响电导率值,标准的测量中用单位电导率S/cm来表示,以补偿各种电极尺寸造成的差别。单位电导率(C)简单的说是所测电导率(G)与电导池常数(L/A)的乘积.这里的L为两块极板之间的液柱长度,A为极板的面积。水 的 硬 度 水的硬度是指水中钙、镁离子的浓度,硬度单位是ppm,1ppm代表水中碳酸钙含量1毫克/升(mg/L)。 水 质 硬 度 单 位 换 算
硬度单位 ppm 德国硬度 法国硬度 英国硬度 1ppm = 1.000ppm 0.0560 0.1 0.0702 1德国硬度= 17.847ppm 1 1.7847 1.2521 1法国硬度= 10.000ppm 0.5603 1 0.7015 1英国硬度= 14.286ppm 0.7987 1.4285
1 电 导 率电导率是物质传送电流的能力,与电阻值相对,单位Siemens/cm (S/cm),该单位的10-6以μS/cm表示,10-3时以mS/cm表示。 电 导 率 与 水 的 硬 度 水溶液的电导率直接和溶解固体量浓度成正比,而且固体量浓度越高,电导率越大。电导率和溶解固体量浓度的关系近似表示为:
1. 4μS/cm=1ppm或2μS/cm=1ppm(每百万单位CaCO3)。利用电导率仪或总固体溶解量计可以间接得到水的总硬度值,如前述,为了近似换算方便,1μs/cm电导率 = 0.5ppm硬度 但是需要注意:
(1)以电导率间接测算水的硬度,其理论误差约20-30ppm(2)溶液的电导率大小决定分子的运动,温度影响分子的运动,为了比较测量结果,测试温度一般定为20℃或25℃(3)采用试剂检测可以获取比较准确的水的硬度值。软 水 与 硬 水水分为软水、硬水,凡不含或含有少量钙、镁离子的水称为软水,反之称为硬水。水的硬度成份,如果是由碳酸氢钠或碳酸氢镁引起的,系暂时性硬水(煮沸暂时性硬水,分解的碳酸氢钠,生成的不溶性碳酸盐而沉淀,水由硬水变成软水);如果是由含有钙、镁的硫酸盐或氯化物引起的,系永久性硬水。依照水的总硬度值大致划分,总硬度0-30ppm称为软水,总硬度60ppm以上称为硬水,高品质的饮用水不超过25ppm,高品质的软水总硬度在10ppm以下。在天然水中远离城市未受污染的雨水、雪水属于软水;泉水、溪水、江河水、水库水,多属于暂时性硬水,部分地下水属于高硬度水。 一百多年来,科学技术极大地推动近代工业、现代工业、当代工业高速发展,渐渐改善人类生活条件的同时无处不在的化学技术、工业污染极大地破坏着地球环境的固有平衡,使水资源遭受着严重的污染,水,早已不在是几百年前大都可以直接饮用的水,而是含有许多悬浮物、胶体、以及钙、镁等有害重金属离子、病菌。由于家庭用水量的95%以上属非饮用性生活用水,所以品质不良的水,不仅危害着人体健康,而且危害着涉水性日常生活、涉水性家庭器具。
电导率仪的测量原理和结构 根据欧姆定律,一个截面积为A,长度为L的导体,其纵向电阻为: R=ΡL/A9 V$ s/ Z3 ?1 S+ g: A 式中Ρ的导体的电导率,其大小与导体的性质、温度等有关。电导率(K值)是电阻率的倒数l/p。 f E2 O7 [8 Y% d+ L( W 水溶液依靠其中带电离子的移动传导电流,所以水溶液的K值与其所含带电离子(杂质)折数量有关。在完全纯净的水中,只有极少量的带电离子,其K值约为5.6×10-2μS·cm-1,一般纯水(蒸馏水或取离子水)的中值要高1-2个数量级,维在0.5-10μS·cm-1范围,而含有较多杂质水体的K值可达数千μS·cm-1。 水溶液K值的测量需利用一对相互平行、具面积和间距已知的电极,一般称为电导测量电极,简称电导电极。当电导电极浸入溶液时,在两电极晨的水溶液构成传导电流的导体。设电极的有效截面积为A,间距为L,两电极间水溶液的电阻为R。根据K值的定义,溶液的K值可简单地由下式算出:2 D3 c- M" m8 p+ l4 j: _=l/Ρ×(L/A)×l/R=Q/R _6 E+ w3 x: b! q3 M1 x$ ] 依据上述原理设计的测量仪器称为电导率仪。电导率仪主要由电导电极和电阻测量单元两部分组成。图9-1是电导率仪的电路原理图。% a9 Y* h' z1 a 3 g: j0 U: F/ v/ B: ^: J
图9-1的左半部分是由电导电极(Rx)、高频交流电源(O)和量程电阻(Rm)相互串联构成的测量回路,而右半部分则是由量程电阻()、放大电路(Amp)和显示仪表(M)构成放大显示回路。电导电极的两个测量电极板平等地固定在一个玻璃杯内,以保持两电极间的距离和位置不变,这样电极的有效截面积A及其间距L均为定值。根据式9-2可以准确得知Q值,Q称为电导电极的电极常数,测量过程中为了减少由于溶液内离子成分向电极表面聚集而形成的极化效应,测量电导池电阻时,往往使用高频交流电源。 当高频交流电源工作时,在电导电极和量程电阻两端分别产生电位差E和Em则Rx可由下式求出:( {1 V# K6 L D1 n6 _! W* H
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