电导率测量

八戒

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。