電導(dǎo)率儀相關(guān)介紹提要

電導(dǎo)率意義

什么是電導(dǎo)率儀

電導(dǎo)率儀測(cè)量原理及影響因素

電導(dǎo)率儀使用、校正、保養(yǎng)和儲(chǔ)存

電導(dǎo)率儀電導(dǎo)電極

使用電導(dǎo)率儀注意事項(xiàng)

中國(guó)的電導(dǎo)率基準(zhǔn)

電導(dǎo)率

p以數(shù)字表示溶液傳導(dǎo)電流的能力。單位以每米毫西門子(mS/m)表示。

p電阻率的倒數(shù)為電導(dǎo)率，用希臘字母κ表示，κ=1/ρ。除非特別指明，電導(dǎo)率的測(cè)量溫度是標(biāo)準(zhǔn)溫度（ 25 °C ）

p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。另外：電導(dǎo)是電阻的倒數(shù)，電導(dǎo)率是電阻率的倒數(shù)

p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，該指標(biāo)常用于推測(cè)水中離子的總濃度或含鹽量。

電導(dǎo)率單位

p在國(guó)際單位制中，電導(dǎo)率的單位稱為西門子/米（S/m），其它單位有：mS/m，S/cm，μS/cm。

1S/m=1000mS/m

=1000000S/m

=10mS/cm

=10000μS/cm

電導(dǎo)率的應(yīng)用范圍

p電廠-水處理；

p污水廠-工業(yè)廢水處理；

p造紙-印染過(guò)程/廢水處理；

p化工煉油-生物過(guò)程/廢水處理；

p冶金和采礦-生產(chǎn)過(guò)程/廢水處理；

p食品和飲料-生產(chǎn)加工過(guò)程/廢水處理；

p醫(yī)藥制品行業(yè)-生物反應(yīng)和發(fā)酵/廢水處理；

p半導(dǎo)體-生產(chǎn)過(guò)程/廢水處理/高純水制程生產(chǎn)。

電導(dǎo)率范圍示意圖及電極常（K）熟選配表

電導(dǎo)率儀測(cè)量原理

將相互平行且距離是固定值L的兩塊極板（或圓柱電極），放到被測(cè)溶液中，在極板的兩端加上一定的電勢(shì)。然后通過(guò)電導(dǎo)儀測(cè)量極板間電導(dǎo)。電導(dǎo)率的測(cè)量需要兩方面信息。一個(gè)是溶液的電導(dǎo)G，另一個(gè)是溶液的幾何參數(shù)S。電導(dǎo)可以通過(guò)電流、電壓的測(cè)量得到。根據(jù)關(guān)系式S=K×G可以等到電導(dǎo)率的數(shù)值。這一測(cè)量原理在直接顯示測(cè)量?jī)x表中得到廣泛應(yīng)用。　而K= L /A 　　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(guò)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=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κ=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。0.1mol/l的KCl溶液在25℃時(shí)電導(dǎo)率為12.856ms/cm。

電導(dǎo)率儀概念

電導(dǎo)率測(cè)定儀是一款多量程儀器，能夠滿足從去離子水到海水等多種應(yīng)用檢測(cè)要求。這款儀器能夠提供自動(dòng)溫度補(bǔ)償，并能設(shè)置溫度系數(shù)，因此能夠用于測(cè)量溫度系數(shù)與水不同的液體樣品。它能夠提供三個(gè)量程并具有量程自動(dòng)選擇功能，能夠在檢測(cè)時(shí)自動(dòng)選擇合適的量程。

在線電導(dǎo)儀/臺(tái)式電導(dǎo)儀/便攜式電導(dǎo)儀

電導(dǎo)率儀由振蕩器、放大器和指示器等部分組成。電導(dǎo)率儀的工作原理如圖所示。

E為振蕩器產(chǎn)生的交流電壓，Rx為電導(dǎo)池的等效電阻，Rm為分壓電阻，Em為Rm上的交流分壓。由歐姆定律可知：

Kcell為電導(dǎo)池常數(shù)，當(dāng)E、Rm和Kcell均為常數(shù)時(shí)，由電導(dǎo)率κ的變化必將引起Em作相應(yīng)變化，所以測(cè)量Em的大小，也就測(cè)得溶液電導(dǎo)率的數(shù)值。。將Em送至交流放大器放大，再經(jīng)過(guò)訊號(hào)整流，以獲得推動(dòng)表頭的直流訊號(hào)輸出，表頭直讀電導(dǎo)率。

電導(dǎo)率儀工作原理

電導(dǎo)（G）是電阻（R）的倒數(shù)。因此當(dāng)兩個(gè)電極（通常為鉑電極或鉑黑電極）插入溶液中，可以測(cè)出兩電極間的電阻R。根據(jù)歐姆定律，溫度一定時(shí)，這個(gè)電阻值與電極間距L（cm）正比，與電極的截面積A（cm2）反比，即R =ρ×（L/A）；其中ρ為電阻率,是長(zhǎng)1cm，截面積為1cm2導(dǎo)體的電阻，其大小決定于物質(zhì)的本性。 　　據(jù)上式，導(dǎo)體的電導(dǎo)（G）可表示成下式：G =1/R=（1/ρ）×（A/L）=κ×（1/J） ；其中，κ=1/ρ稱為電導(dǎo)率，J =L/A稱為電極常數(shù)；電解質(zhì)溶液電導(dǎo)率指相距1cm的兩平行電極間充以1cm3溶液時(shí)所具有的電導(dǎo)。由上式可見(jiàn)，當(dāng)已知電極常數(shù)（J），并測(cè)出溶液電阻（R）或電導(dǎo)（G）時(shí)，即可求出電導(dǎo)率。

影響電導(dǎo)率的因素有哪些

溫度：電導(dǎo)率與溫度具有很大相關(guān)性。金屬的電導(dǎo)率隨著溫度的增高而降低。半導(dǎo)體的電導(dǎo)率隨著溫度的增高而增高。在一段溫度值域內(nèi)，電導(dǎo)率可以被近似為與溫度成正比。為了要比較物質(zhì)在不同溫度狀況的電導(dǎo)率，必須設(shè)定一個(gè)共同的參考溫度。電導(dǎo)率與溫度的相關(guān)性，時(shí)常可以表達(dá)為，電導(dǎo)率對(duì)上溫度線圖的斜率。

摻雜程度：固態(tài)半導(dǎo)體的摻雜程度會(huì)造成電導(dǎo)率很大的變化。增加摻雜程度會(huì)造成高電導(dǎo)率。水溶液的電導(dǎo)率高低相依于其內(nèi)含溶質(zhì)鹽的濃度，或其它會(huì)分解為電解質(zhì)的化學(xué)雜質(zhì)。水樣本的電導(dǎo)率是測(cè)量水的含鹽成分、含離子成分、含雜質(zhì)成分等等的重要指標(biāo)。水越純凈，電導(dǎo)率越低（電阻率越高）。水的電導(dǎo)率時(shí)常以電導(dǎo)系數(shù)來(lái)紀(jì)錄；電導(dǎo)系數(shù)是水在 25°C 溫度的電導(dǎo)率。

各向異性：有些物質(zhì)會(huì)有異向性(anisotropic) 的電導(dǎo)率，必需用 3 × 3 矩陣來(lái)表達(dá)（使用數(shù)學(xué)術(shù)語(yǔ)，第二階張量，通常是對(duì)稱的）。

電導(dǎo)率的溫度補(bǔ)償

一、電導(dǎo)率測(cè)量是與溫度相關(guān)的。溫度對(duì)電導(dǎo)率的影響程度依溶液的不同而不同，可以用下面的公式求得：
Gt = Gtcal{1 + α(T-Tcal)}
其中： 　　Gt = 某一溫度（°C）下的電導(dǎo)率
Gtcal = 標(biāo)準(zhǔn)溫度（°C）下的電導(dǎo)率
Tcal = 溫度修正值
α = 標(biāo)準(zhǔn)溫度（°C）下溶液的溫度系數(shù)。 下表列出了常用溶液的α值。要得到其他溶液的α值，只要測(cè)量某個(gè)溫度范圍內(nèi)的電導(dǎo)率，并以溫度為縱軸繪出相應(yīng)的電導(dǎo)率的變化曲線，與標(biāo)準(zhǔn)溫度相對(duì)應(yīng)的曲線點(diǎn)為該溶液的α值。

二、

三、市場(chǎng)上所銷售的所有電導(dǎo)儀都可以參照標(biāo)準(zhǔn)溫度（通常為25°C）進(jìn)行調(diào)節(jié)的或自動(dòng)溫度補(bǔ)償。大多數(shù)固定溫度補(bǔ)償?shù)碾妼?dǎo)儀的α調(diào)節(jié)為2%/°C（近似25°C時(shí)氯化鈉溶液的α）。DDS-11C型對(duì)被測(cè)液能作標(biāo)準(zhǔn)溫度系數(shù)百分之二，DDS-307型作百分之一至百分之四補(bǔ)償?？烧{(diào)節(jié)溫度補(bǔ)償?shù)碾妼?dǎo)儀可以把α調(diào)節(jié)到更加接近所測(cè)溶液的α。

電導(dǎo)率儀的使用方法

開(kāi)機(jī)：按下電源開(kāi)關(guān)，預(yù)熱30min。

測(cè)量：
（1）調(diào)節(jié)“常數(shù)”補(bǔ)償旋鈕使顯示值與電極上所標(biāo)常數(shù)值一致。
（2）調(diào)節(jié)“溫度”補(bǔ)償旋鈕至待測(cè)溶液實(shí)際溫度值。
（3）先用蒸餾水清洗電極，濾紙吸干，再用被測(cè)溶液清洗一次，把電極浸入被測(cè)溶液中，用玻璃棒攪拌溶液，使溶液均勻，讀出溶液的電導(dǎo)率值。
在測(cè)量過(guò)程中，若顯示屏為1（溢出），這表示被測(cè)溶液的電導(dǎo)率值超出量程范圍，此時(shí)應(yīng)將【RANGE】旋鈕旋到高一檔進(jìn)行測(cè)量，或者將樣品稀釋一定倍數(shù)進(jìn)行測(cè)量。
結(jié)束：用蒸餾水清洗電極；關(guān)機(jī)。

電導(dǎo)率儀電極常數(shù)選擇

電導(dǎo)率范圍及對(duì)應(yīng)電極常數(shù)推薦表

根據(jù)公式K=S/G，電極常數(shù)K可以通過(guò)測(cè)量電導(dǎo)電極在一定濃度的KCL溶液中的電導(dǎo)G來(lái)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)電極，以及使用一段時(shí)間后的電導(dǎo)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。

電導(dǎo)率儀校正方法

精確配置標(biāo)準(zhǔn)溶液；
調(diào)節(jié)標(biāo)準(zhǔn)溶液溫度至參照標(biāo)準(zhǔn)溫度（一般為25℃），即25±0.1℃。
按下式計(jì)算常數(shù)J：J=K/K測(cè)式中K為溶液標(biāo)準(zhǔn)電導(dǎo)率（查下表可得）
測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)液電導(dǎo)率、計(jì)算并修改常數(shù)數(shù)值。
測(cè)量標(biāo)準(zhǔn)液電導(dǎo)率用以驗(yàn)證。

電導(dǎo)電極的種類

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(lái)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。

電導(dǎo)率儀的維護(hù)與保養(yǎng)一注意事項(xiàng)

電極使用前必須放入在蒸餾水中浸泡數(shù)小時(shí)，經(jīng)常使用的電極應(yīng)放入（貯存）在蒸餾水中。

量程正確設(shè)置方法：置與溢出檔的高一檔量程進(jìn)行測(cè)量，能在低一檔量程內(nèi)測(cè)量的，不放在高一檔量程內(nèi)測(cè)量。
為保證儀器的測(cè)量精度，必要時(shí)在儀器的使用前，用該儀器對(duì)電極常數(shù)進(jìn)行重新標(biāo)定。同時(shí)應(yīng)定期進(jìn)行電導(dǎo)電極常數(shù)標(biāo)定。
盛被測(cè)溶液的容器必須清潔，無(wú)離子玷污。
在測(cè)量高純水時(shí)應(yīng)避免污染，正確選擇電導(dǎo)電極常數(shù)并采用密封、流動(dòng)的測(cè)量方式（否則電導(dǎo)率增加很快，因?yàn)榭諝庵械腃O2溶入水里變成碳酸根離子 ）
1，測(cè)量低電導(dǎo)值的溶液時(shí)，請(qǐng)先在超純水中清晰并浸泡2個(gè)小時(shí)以上。
2，測(cè)量過(guò)程中，從甲溶液轉(zhuǎn)到乙溶液時(shí)，先用蒸餾水清洗后，在用乙溶液清洗，不能用濾紙擦拭。
3，電極使用完畢后應(yīng)該清洗干凈，甩干后妥善保存（可浸泡在純水中保存），避免碰撞損壞。
4，防止電極的插頭和引線潮濕，否則將會(huì)出現(xiàn)測(cè)量誤差。
5，電極長(zhǎng)期使用，電極常數(shù)會(huì)發(fā)生變化，影響測(cè)量準(zhǔn)確性，此時(shí)應(yīng)重新標(biāo)定電極常數(shù)。

儀器內(nèi)置的溫度系數(shù)為2%/℃，與此溫度系數(shù)不符的溶液使用溫度補(bǔ)償將會(huì)有誤差。因此，進(jìn)行高精度測(cè)量或檢測(cè)高純水時(shí)，應(yīng)采用無(wú)溫度補(bǔ)償方式進(jìn)行，然后查表，或者將被測(cè)溶液恒溫在25℃，求其在25℃時(shí)的電導(dǎo)率值。
為保證測(cè)量精度，電極使用前應(yīng)用于小0.5μS/cm的去離子水（或蒸餾水）沖洗二次，然后用被測(cè)試樣沖洗后方可測(cè)量。
出現(xiàn)異常情況，聯(lián)系管理員。
測(cè)量時(shí)應(yīng)采用配套使用的，不要采用其它型號(hào)的。

1，測(cè)量低電導(dǎo)值的溶液時(shí)，請(qǐng)先在超純水中清晰并浸泡2個(gè)小時(shí)以上。
2，測(cè)量過(guò)程中，從甲溶液轉(zhuǎn)到乙溶液時(shí)，先用蒸餾水清洗后，在用乙溶液清洗，不能用濾紙擦拭。
3，電極使用完畢后應(yīng)該清洗干凈，甩干后妥善保存（可浸泡在純水中保存），避免碰撞損壞。
4，防止電極的插頭和引線潮濕，否則將會(huì)出現(xiàn)測(cè)量誤差。
5，電極長(zhǎng)期使用，電極常數(shù)會(huì)發(fā)生變化，影響測(cè)量準(zhǔn)確性，此時(shí)應(yīng)重新標(biāo)定電極常數(shù)。

電導(dǎo)電極的清洗與儲(chǔ)存

電極（長(zhǎng)期不用）應(yīng)貯存在干燥的地方。電極使用前必須放入（貯存）在蒸餾水中數(shù)小時(shí)，經(jīng)常使用的電極可以放入（貯存）在蒸餾水中。

? 電導(dǎo)電極的清洗

1.可以用含有洗滌劑的溫水清洗電極上有機(jī)成分污垢，也可以用酒精清洗。

2.鈣、鎂沉淀物用10℅檸檬酸。

3.鍍鉑黑的電極，只能用化學(xué)方法清洗，用軟刷子機(jī)械清洗時(shí)會(huì)破壞鍍?cè)陔姌O表面的鍍層（鉑黑）。注意：某些化學(xué)方法清洗可能在生活破壞被輕度污染的鉑黑層。

4.光亮的鉑電極，可以用軟刷子機(jī)械清洗。但在電極表面不可以產(chǎn)生裂痕，不可以使用螺絲起子之類硬物清理電極表面，甚至在用軟刷子清洗時(shí)也要特別注意。

關(guān)于鉑黑

在鉑電極應(yīng)用中，鉑表面往往先作電鍍處理，生成一種黑色“鉑絨”，以增加活性和表面積，故稱鉑黑電極。鉑黑可增加電極反應(yīng)速率，加速達(dá)到平衡；多孔的鉑黑增加了電極的表面積，使電流密度減小，使極化效應(yīng)變小，電容干擾也降低了。

不鍍鉑黑或鍍得不好的鉑黑電極，會(huì)產(chǎn)生很大的測(cè)量誤差。鉑黑電極存放期間要泡在蒸餾水中不宜干放。如果發(fā)現(xiàn)鉑黑電極污染或失效，可浸入10%硝酸或鹽酸溶液中二分鐘，然后用蒸餾水沖洗干凈再測(cè)量，鉑黑電極也可以重新電鍍，但鍍鉑黑需要一定的要求和經(jīng)驗(yàn)，鍍黑層鍍得好與壞對(duì)電極性能有很大影響。

鉑黑電極測(cè)試幾個(gè)μS/cm甚至0.1μS/cm的溶液都可以，而在高電導(dǎo)率溶液中的測(cè)試，鉑黑電極就更穩(wěn)定和準(zhǔn)確了。因此常數(shù)大于1的電導(dǎo)電極。都應(yīng)該使用鉑黑電極。而不鍍鉑黑的光亮電導(dǎo)電極，因?yàn)樗荒茉谳^小電導(dǎo)率的溶液中使用，所以常數(shù)<1的電導(dǎo)電極可以使用光亮電極。光亮電極的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是鉑片表面可以擦拭，而鉑黑電極表面則不能擦拭，只能在水中晃動(dòng)清洗。

中國(guó)的電導(dǎo)率基準(zhǔn)

中國(guó)和不少國(guó)家的電導(dǎo)率基準(zhǔn)是以相對(duì)測(cè)量法建立的，是一種國(guó)家副基準(zhǔn)。 將一種純度優(yōu)于99.99%的高純度作為符合國(guó)際推薦的電導(dǎo)率基準(zhǔn)物質(zhì)，由它所配制的基準(zhǔn)溶液應(yīng)具有國(guó)際推薦電導(dǎo)率值。以25℃的溶液電導(dǎo)率為超始點(diǎn)，相應(yīng)地測(cè)出各個(gè)電導(dǎo)率常數(shù)，然后按下式求出其他溫度的電導(dǎo)率常數(shù)K 　　K=K0(1-at) 　　式中，K0為0℃下電導(dǎo)池常數(shù)；a為制作電導(dǎo)池所用玻璃線性膨脹系數(shù)；t為溶液溫度，單位℃。 　　上式為近似推導(dǎo)結(jié)果，與考慮復(fù)雜情況時(shí)最多不會(huì)超過(guò)正負(fù)1×l0^(-5)的差別。再根據(jù)不同溫度下各溶液在相應(yīng)電導(dǎo)池上所實(shí)測(cè)到的電阻值，相應(yīng)地計(jì)算出各溶液在不同溫度下的電導(dǎo)率。因?yàn)殡妼?dǎo)池常數(shù)相對(duì)變化的溫度系數(shù)為-8.49×10^(-6)℃-1，而KCl溶液電導(dǎo)率的溫度系數(shù)大約為+2×10^(-2)℃-1。因此，假如1D、0.1D和0.01D溶液在18℃和20℃下所測(cè)得的電導(dǎo)率與國(guó)際推薦值—致，則可以認(rèn)為這樣的相對(duì)測(cè)量方法是可靠的，這在以后的國(guó)際樣品比較中得到了驗(yàn)證。其中20℃的國(guó)際推薦值是1972年和1976年IUPAC推薦值。