電導(dǎo)率的測(cè)定

電導(dǎo)率是以數(shù)字表示溶液傳導(dǎo)電流的能力。水的電導(dǎo)率與其所含無(wú)機(jī)酸、堿、鹽的量有一定的關(guān)系，當(dāng)它們的濃度較低時(shí)，電導(dǎo)率隨著濃度的增大而增加，因此，電導(dǎo)率的測(cè)定結(jié)果可用于推測(cè)水中離子的總濃度或含鹽量。

電導(dǎo)率與水的硬度

水溶液的電導(dǎo)率直接和溶解固體量濃度成正比，而且固體量濃度越高，電導(dǎo)率越大。電導(dǎo)率和溶解固體量濃度的關(guān)系近似表示為：1.4μS/cm=1ppm或2μS/cm=1ppm(每百萬(wàn)單位CaCO3)。利用電導(dǎo)率儀或總固體溶解量計(jì)可以間接得到水的總硬度值，如前述，為了近似換算方便，1μs/cm電導(dǎo)率 = 0.5ppm硬度

1、水質(zhì)硬度單位換算

硬度單位 ppm 德國(guó)硬度 法國(guó)硬度 英國(guó)硬度

1ppm = 1.000ppm 0.0560 0.1 0.0702

1德國(guó)硬度= 17.847ppm 1 1.7847 1.2521

1法國(guó)硬度= 10.000ppm 0.5603 1 0.7015

1英國(guó)硬度= 14.286ppm 0.7987 1.4285 1

2、但是需要注意：

(1)以電導(dǎo)率間接測(cè)算水的硬度，其理論誤差約20-30ppm

(2)溶液的電導(dǎo)率大小決定分子的運(yùn)動(dòng)，溫度影響分子的運(yùn)動(dòng)，為了比較測(cè)量結(jié)果，測(cè)試溫度一般定為20℃或25℃

(3)采用試劑檢測(cè)可以獲取比較準(zhǔn)確的水的硬度值。

溶解于水的酸、堿、鹽電解質(zhì)，在溶液中解離成正、負(fù)離子，使電解質(zhì)溶液具有導(dǎo)電能力，其導(dǎo)電能力大小可用電導(dǎo)率表示。 電解質(zhì)溶液的電導(dǎo)率，通常是用兩個(gè)金屬片(即電極)插入溶液中，測(cè)量?jī)蓸O間電阻率大小來(lái)確定。電導(dǎo)率是電阻率的倒數(shù)，其定義是電極截面積為1cm2，極間距離為1cm時(shí)，該溶液的電導(dǎo)。 電導(dǎo)率的單位為西/厘米(S/cm)。在水分析中常用它的百萬(wàn)分之一即微西/厘米( S/cm)表示水的電導(dǎo)率。 溶液的電導(dǎo)率與電解質(zhì)的性質(zhì)、濃度、溶液溫度有關(guān)。一般情況下，溶液的電導(dǎo)率是指25℃時(shí)的電導(dǎo)率。

電導(dǎo)率的測(cè)定方法

度量物體導(dǎo)電能力大小的物理量叫電導(dǎo)G，它與電阻R互為倒數(shù)G=1/R=I/E（其中I：通過(guò)導(dǎo)體的電流；E：兩電極間的電位差）。

R = ρ*L/A，ρ稱為電阻率表示A=1m2，L=1m的立方體導(dǎo)體所具有的電阻。

G= 1/ρ*A/L=κ*A/L，其中κ稱為電導(dǎo)率，它表示A=1m2，L=1m的立方體液柱所具有的電導(dǎo)。G的單位為西（符號(hào)S，即Ω-1），κ 的單位為西·   米-1 。（符號(hào)為S·   m-1）。

電解質(zhì)溶液的電導(dǎo)率不僅與電解質(zhì)的本性、溶劑的性質(zhì)和溫度有關(guān)，而且與溶液的濃度有關(guān)，因 此電導(dǎo)率常作為溶液含鹽量和純水和蒸汽品質(zhì)的 重要指標(biāo)；以測(cè)定電解質(zhì)溶液的電導(dǎo)為基礎(chǔ)的分析方法稱為 電導(dǎo)分析法。電導(dǎo)率的測(cè)量受溫度、電極常數(shù)和交流電源頻率等因素的影響。

關(guān)于電導(dǎo)的測(cè)量方法有直流測(cè)量法及交流測(cè)量法,并且以后者為主,目前,交流電導(dǎo)率測(cè)量法所使用的傳感器主要有兩電極和四電極。

1、交流電導(dǎo)測(cè)定法

兩電極測(cè)量原理如圖1所示,電導(dǎo)率的測(cè)量過(guò)程中,兩電極間加上恒定振幅的電壓信號(hào),電極上流經(jīng)一定的電流Ix,電流大小取決于溶液中所含離子的數(shù)量、離子的電荷數(shù)及遷移率,被測(cè)介質(zhì)的電導(dǎo)率與運(yùn)算放大器的輸出電壓成正比。實(shí)際上,這種測(cè)量方法在測(cè)量低電阻(<1kΩ),如果采用的交流測(cè)量信號(hào)頻率過(guò)低,則由于測(cè)量電源含有一定的直流分量,會(huì)產(chǎn)生極化效應(yīng)。

因此對(duì)低電阻即高電導(dǎo)率測(cè)量應(yīng)該采用較高的測(cè)量頻率,使電極表面的氧化和還原反應(yīng)迅速交替進(jìn)行,以減少或消除極化效應(yīng)對(duì)電導(dǎo)測(cè)量帶來(lái)的誤差。而在測(cè)量低電導(dǎo)率即高電阻時(shí),由于電導(dǎo)池電容的影響,導(dǎo)致測(cè)量的交流信號(hào)頻率不能過(guò)高,否則容抗也將給測(cè)量帶來(lái)較大的誤差。

四電極法測(cè)量的原理如圖2所示,其中b、b'為電流電極,a、a'為電壓電極,G為正弦波信號(hào)電壓發(fā)生器。由于集成運(yùn)放A的輸入阻抗足夠高,所以流經(jīng)電壓電極a、a'的電流近似為零,這樣就使得測(cè)量電極a、a'上就不會(huì)產(chǎn)生極化電壓,從而消除了極化電壓對(duì)測(cè)量的影響。

2、純水電導(dǎo)率的測(cè)量

測(cè)量電導(dǎo)率較高（電阻率較?。┑乃畼樱姌O表面極化 電阻的影響較大，因此采用較高頻率的測(cè)量電源，通過(guò) 微分電容的短路作用，消除電極表面極化電阻的影響；用高頻交流電源，使CDL1、CDL2和Cp的容抗XC1、XC2和XCp降低，將使測(cè)量誤差增加；用低頻交流電源，使CDL1、CDL2和Cp的容抗XC1、XC2和XCp增大，同時(shí)，測(cè)量電導(dǎo)率很小（電阻率很大）的水樣，電極表面極化電阻的影響較小可忽略，從而XC1與Z1并聯(lián)、 XC2與Z2并聯(lián)的值都很小，使用電導(dǎo)池常數(shù)小的電極，可 以使RSOL值增大，以減小測(cè)量誤差。

電導(dǎo)率測(cè)量的注意事項(xiàng)

（1）測(cè)量凝結(jié)水、給水和蒸汽的氫電導(dǎo)率，其溫度系數(shù)隨溫度和電導(dǎo)率變化。嚴(yán)格控制水樣溫 度或選用具有非線性自動(dòng)溫度補(bǔ)償功能的電導(dǎo)率 儀表可有效減少溫度變化引起的測(cè)量誤差。

（2）電極常數(shù)的選擇和測(cè)量頻率的選擇對(duì)純度水電導(dǎo)率的準(zhǔn)確測(cè)量至關(guān)重要。電導(dǎo)率低，選低頻、小電極常數(shù)；電導(dǎo)率高，選高頻、大電極常數(shù)；

（3）采用在線法對(duì)氫電導(dǎo)率測(cè)量電極的電導(dǎo)池常數(shù)進(jìn)行檢驗(yàn)校正，可以減少電極常數(shù)不準(zhǔn)確 引起的誤差。

（4）在氫型交換柱裝樹(shù)脂和使用過(guò)程中應(yīng)盡量避免樹(shù)脂層中存在氣泡。

（5）應(yīng)注意避免氫型交換柱所使用的陽(yáng)離子交換樹(shù)脂有裂紋。

（6）使用氫型變色陽(yáng)離子交換樹(shù)脂是解決氫型交換樹(shù)脂失效引起的錯(cuò)誤信息的有效措施

（7）氫型陽(yáng)離子交換樹(shù)脂再生度低會(huì)造成測(cè)量結(jié)果偏低。