电导率、单位换算及其测量

　　电导率的基本单位是西门子（s），原来被称为姆欧，取电阻单位欧姆倒数之意。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。=ρl=l/σ

　　(1)定义或解释 电阻率的倒数为电导率。σ=1/ρ

　　(2)单位:在国际单位制中,电导率的单位是西门子/米。

　　(3)说明 电导率的物理意义是表示物质导电的性能。

　　电导率越大则导电性能越强,反之越小。

电导率仪

　　1、电导率仪和电阻率仪之间的单位换算

　　1.电导率仪就是电阻率的倒数是电导率，单位是西门子/m，1西门子＝1/ω

　　电导的单位用姆欧又称西门子。用s表示，由于s单位太大。常采用毫西门子

　　1us/cm=0.001ms/cm ；1000us/cm=1ms/cm

　　2.电阻率仪的单位是ω.cm,即欧姆厘米。

　　水的电导率和电阻率之间的测量方法

　　1.水的电阻率是指某一温度下，边长为1cm正方体的相对两侧间的电阻，单位为ω.cm或mω.cm。电导率为电阻率的倒数，单位为s/cm（或μs/cm）。水的电阻率（或电导率）反映了水中含盐量的多少。是水的纯度的一个重要指标，水的纯度越高，含盐量越低，水的电阻率越大（电导率越小）。

　　2.水的电阻率（或电导率）受水的纯度、温度及测量中各种因素的影响，纯水电阻率（或电导率）的测量是选择动态测量方式，并采用温度补偿的方法将测量值换算成25℃的电阻率，以便于进行计量和比较。

　　3.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）。

　　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

　　tds和电导率

　　1、tds是英文 tatal dissolved solids 的缩写，中文译名为溶解性总固体（溶解于水中的总固体含量），单位为毫克/升（ppm）。表示1升水中溶有多少毫克溶解性总固体。

　　2、tds具体都包含哪些东西？

　　tds就是水中溶解物质的总含量，由于水的溶解性超强，所以水里包括钙镁离子、胶体、悬浮颗粒物、蛋白质、病毒、细菌、微生物及尸体以及更微小的重金属离子。我们都知道纯净的水中含有的溶解性固体是很少的，一般只有零到几十毫克/升左右。若水污染或已经溶进许多可溶性物质后，其总固体的含量也就随着可溶解物质增多而增多。

　　3、什么是tds值 ？ tds笔的用途？

　　tds笔就是专门用来测量水中可溶性物质含量的仪器。其测量原理实际上是通过测量水的电导率从而间接反映出 tds 值。

　　在物理意义上来说，水中溶解物越多，水的 tds 值就越大，水的导电性也越好，其电导率值也越大。

　　例如：a、b两种水质，其中a水tds值为200；b水tds值为260，那么b水的电导率要高于a水，说明b水污染程度比a水严重些。

　　4、什么是tds值

　　tds笔或者其他类似仪器显示出来的tds值指的是电导率，代表tds的意义，间接反映了某种水中所含的溶解性固体的含量多少，对于人体饮用来说，它十分关键了。

　　世界卫生组织规定的适合人体饮用水的tds值标准为50以内

　　香港标准在80以内，100以下可以接受

　　国家标准gb5749-2006《生活饮用水卫生标准》中对饮用自来水的溶解性总固体（tds）有限量要求：溶解性总固体≤1000 mg/l 显然与国际标准差距太大了。随着工业的发展，水中污染物品种及数量增多，该数值可能早已不符合人体饮用标准了。

　　当tds值超过200，为工业用水标准，300以上是被工业污染过的水。

　　各种水的tds值是多少？

　　不同地区的自来水tds值是不同的，北方地区偏高。一般自来水厂的水tds值在180—260左右，如果是深井地下水要偏高，在300左右，有的地方处于工业区，地下水体被污染后更高都有可能。

　　一般反渗透（ro）技术正常处理的水在50以内，符合人体饮用。只是可以大概地由tds来估计电导率的高低。tds只是指水体中总的融解固体，即离子的总和。可是不同的离子的导电性能是不同的，所以即使在同样的tds下，由于水体的组成结垢不同，电导率也是不同的。

　　经验公式：tds等于电导率乘以0.5-0.7

　　电导率测定

　　度量物体导电能力大小的物理量叫电导g，它与电阻r互为倒数g=1/r=i/e（其中i：通过导体的电流；e：两电极间的电位差）。

　　r = ρ*l/a，ρ称为电阻率表示a=1m2，l=1m的立方体导体所具有的电阻。

　　g= 1/ρ*a/l=κ*a/l，其中κ称为电导率，它表示a=1m2，l=1m的立方体液柱所具有的电导。g的单位为西（符号s，即ω-1），κ 的单位为西?  米-1 。（符号为s?  m-1）。

　　电解质溶液的电导率不仅与电解质的本性、溶剂的性质和温度有关，而且与溶液的浓度有关，因 此电导率常作为溶液含盐量和纯水和蒸汽品质的 重要指标；以测定电解质溶液的电导为基础的分析方法称为 电导分析法。电导率的测量受温度、电极常数和交流电源频率等因素的影响。

　　1、交流电导测定法

　　在交流电导测量中,为了防止电导池的极化产生严重的测量误差,要求用交流电源作为测量电源.

　　电极极化引起的误差为: ,δr为所测的电阻误 2 / p r r ≈ ω δ 差,p为极化电动势,ω为交流测量电源的角频率,rsol 为试 液电阻. ω增大可以减小测量误差. 采用交流电源后,电导电极的极间电容对测量结果造成误差:?δr≈r3ω2cp,cp为极间电容.在测量电源为交流时,电导池不再是一个纯电阻,而是包括容抗在内的阻抗了,其总的电导值为两者的电导值矢量和, 造成电导仪在实际测量中的误差.

　　图中rl1和rl2代表电导电极的引线电阻,常可忽略; cdl1和cdl2是两个电极片双层电容,是由两个电极表面上的双电层形成的;  cp是极间电容; rsol是电极之间的溶液电阻;z1和z2表示的元件代表在两个电极片上感应电的阻抗,即极化电阻.

　　当电导池两端施加一个交流电时,那它将流经cdl和rsol,同时也流过cp。由于cdl对交流电而言提供了一个低阻通路,z1和z2分别被cdl1 和cdl2所短路,因此,如果cp很小和cdl很大时,电导 池的阻抗就近似为rsol. 实际上,双层电容器电容依靠铂电极涂一层海绵状的铂黑而大大地增加表面积,故测量高电阻溶液时仅仅cp有效,等 效电路可简化为cp和rsol的并联.

　　当ωcprsol<<1时,则z=rsol;当cp和rsol一定, ω增大则测量误差增大.因此,当测量电阻一定时,电导电极的极间电容愈大,则测量电源的频率就愈低,反之亦然.

　　当电导电极的极间电容一定时,测量电阻愈大,则测量电源的频率就愈低,反之亦然.这就要求在进行电导测量时正确选择电源的频率,否则可对于电导率高的溶液应该用高频交流电源,且用电导池常数(l/a)大的铂黑电极，以减小极化的影响; 对于电导率低的溶液应该用低频交流电源,且用电导池常数(l/a)小的光亮电极，以减小容抗的影响；

　　2、纯水电导率的测量

　　测量电导率较高（电阻率较小）的水样，电极表面极化 电阻的影响较大，因此采用较高频率的测量电源，通过 微分电容的短路作用，消除电极表面极化电阻的影响；用高频交流电源，使cdl1、cdl2和cp的容抗xc1、xc2和xcp降低，将使测量误差增加；用低频交流电源，使cdl1、cdl2和cp的容抗xc1、xc2和xcp增大，同时，测量电导率很小（电阻率很大）的水样，电极表面极化电阻的影响较小可忽略，从而xc1与z1并联、 xc2与z2并联的值都很小，使用电导池常数小的电极，可 以使rsol值增大，以减小测量误差。

　　推荐选择的电极常数：

  　　由以上可以看出总的来说有以下几点：

　　（1）电极常数的选择和测量频率的选择对纯度水电导率的准确测量至关重要。电导率低，选低频、小电极常数；电导率高，选高频、大电极常数；

　　（2）测量凝结水、给水和蒸汽的氢电导率，其温度系数随温度和电导率变化。严格控制水样温 度或选用具有非线性自动温度补偿功能的电导率 仪表可有效减少温度变化引起的测量误差。

　　（3）采用在线法对氢电导率测量电极的电导池常数进行检验校正，可以减少电极常数不准确 引起的误差。

　　（4）在氢型交换柱装树脂和使用过程中应尽量避免树脂层中存在气泡。

　　（5）应注意避免氢型交换柱所使用的阳离子交换树脂有裂纹。

　　（6）使用氢型变色阳离子交换树脂是解决氢型交换树脂失效引起的错误信息的有效措施 ?

　　（7）氢型阳离子交换树脂再生度低会造成测量结果偏低。

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