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电导率测量原理
2010/8/20 9:53:15
浏览:3100

  

  1.电导率的定义

  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,是由电压和电流决定的。

  1  I (amps)

  G =── =─────

  R  E (volts)

  因为溶液中离子的电荷会加速电流的导通,所以溶液的电导率与溶液中的离子浓度成比例。

  但是,某些溶液的电导率与离子浓度没有直接的关系。右图的曲线图说明了两种普通溶液电导率和离子浓度的关系。注意图表中的线性关系是对于氯化钠溶液来说而不是高浓度的硫酸。一些高浓度溶液离子的相互作用会改变这种线性关系。

  2.测量单位

  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。(见右图)

  C = G x (L/A)

  如果电导池常数为1 cm-1 ,单位电导率与所测溶液的电导率相同。尽管电极的形状各异,每一个电极都可以用相应的理论电导池表示。

  尽管因为空间的限制我们把电导率具体为:μS或 mS,这一系列的单位应被理解为相应的单位电导率单位:μS/cm 或 mS/cm。

  1μS/cm = 0.001 mS/cm = 0.000001 S/cm = 1μmho/cm

  下表列出了三种不同电导池常数的最佳电导率范围:

  电导池常数  最佳电导率(us/cm)

  0.1     0.5 to 400

  1.0     10 to 2000

  10.0     1000 to 200,000

  3. 电导仪的校正和电导池的维护

  电导仪和电导池在使用前用标准溶液校对。选择一种最接近所测溶液电导率的标准溶液。已经极化的和弄脏的电极应重新镀铂或清洗,以恢复电导池的活性表面。大多数情况下,热水加一些温和的液体清洁剂是一种非常有效的清洁剂。大多数有机物可以很容易的用丙酮清洁,亚氯酸溶液可以去除藻类、细菌或霉菌。不要用研磨剂清理电极。

  下表列出了一些常用溶液的电导率。

  溶液               电导率     us/cm (电阻率)

  纯水               0.055 us/cm   18.2MΩ

  电厂锅炉水            1.0 us/cm    1 MΩ

  城市用水             50us/cm     0.02 Ω

  海水               53 mS/cm     20Ω

  31.0% HNO3 31.0% 硝酸     865 mS/cm     1Ω

  4. 电导率的温度补偿

  电导率测量是与温度相关的。温度对电导率的影响程度依溶液的不同而不同,可以用下面的公式求得。

  Gt = Gtcal

  其中:

  Gt = 某一温度(°C)下的电导率

  Gtcal = 标准温度(°C)下的电导率

  α = 标准温度(°C)下溶液的温度系数

  下表列出了常用溶液的α值。要得到其他溶液的α值,只要测量某个温度范围内的电导率,并以温度为纵轴绘出相应的电导率的变化曲线,与标准温度相对应的曲线点为该溶液的α值。

  溶液(25°C)     浓度     Alpha (α)

  盐酸         10 wt%     1.56

  氯化钾溶液       10 wt%     1.88

  硫酸          50 wt%     1.93

  氯化钠溶液       10 wt%     2.14

  氢氟酸         1.5 wt%     7.20

  硝酸          31 wt%     31.0

  目前市场上所销售的所有电导仪都可以参照标准温度(通常为25°C)进行调节的或自动温度补偿。大多数固定温度补偿的电导仪的α调节为2%/°C(近似25°C时氯化钠溶液的α)。可调节温度补偿的电导仪可以把α调节到更加接近所测溶液的α。

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