电导率仪相关介绍提要

电导率意义

什么是电导率仪

电导率仪测量原理及影响因素

电导率仪使用、校正、保养和储存

电导率仪电导电极

使用电导率仪注意事项

中国的电导率基准

电导率

p以数字表示溶液传导电流的能力。单位以每米毫西门子(mS/m)表示。

p电阻率的倒数为电导率，用希腊字母κ表示，κ=1/ρ。除非特别指明，电导率的测量温度是标准温度（ 25 °C ）

p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。另外：电导是电阻的倒数，电导率是电阻率的倒数

p电导率是以数字表示溶液传导电流的能力。水的电导率与其所含无机酸、碱、盐的量有一定的关系，当它们的浓度较低时，电导率随着浓度的增大而增加，因此，该指标常用于推测水中离子的总浓度或含盐量。

电导率单位

p在国际单位制中，电导率的单位称为西门子/米（S/m），其它单位有：mS/m，S/cm，μS/cm。

1S/m=1000mS/m

=1000000S/m

=10mS/cm

=10000μS/cm

电导率的应用范围

p电厂-水处理；

p污水厂-工业废水处理；

p造纸-印染过程/废水处理；

p化工炼油-生物过程/废水处理；

p冶金和采矿-生产过程/废水处理；

p食品和饮料-生产加工过程/废水处理；

p医药制品行业-生物反应和发酵/废水处理；

p半导体-生产过程/废水处理/高纯水制程生产。

电导率范围示意图及电极常（K）熟选配表

电导率仪测量原理

将相互平行且距离是固定值L的两块极板（或圆柱电极），放到被测溶液中，在极板的两端加上一定的电势。然后通过电导仪测量极板间电导。电导率的测量需要两方面信息。一个是溶液的电导G，另一个是溶液的几何参数S。电导可以通过电流、电压的测量得到。根据关系式S=K×G可以等到电导率的数值。这一测量原理在直接显示测量仪表中得到广泛应用。　而K= L /A 　　A--测量电极的有效极板 　　L--两极板的距离 　　这一值则被称为电极常数。在电极间存在均匀电场的情况下，电极常数可以通过几何尺寸算出。当两个面积为1cm2的方形极板，之间相隔1cm组成电极时，此电极的常数K=1。如果用此对电极测得电导值G=1000μs，则被测溶液的电导率κ=1000μs/ cm。
一般情况下，电极常形成部分非均匀电场。此时，电极常数必须用标准溶液进行确定。标准溶液一般都使用KCl溶液这是因为KCl的电导率的不同的温度和浓度情况下非常稳定、准确。0.1mol/l的KCl溶液在25℃时电导率为12.856ms/cm。

电导率仪概念

电导率测定仪是一款多量程仪器，能够满足从去离子水到海水等多种应用检测要求。这款仪器能够提供自动温度补偿，并能设置温度系数，因此能够用于测量温度系数与水不同的液体样品。它能够提供三个量程并具有量程自动选择功能，能够在检测时自动选择合适的量程。

在线电导仪/台式电导仪/便携式电导仪

电导率仪由振荡器、放大器和指示器等部分组成。电导率仪的工作原理如图所示。

E为振荡器产生的交流电压，Rx为电导池的等效电阻，Rm为分压电阻，Em为Rm上的交流分压。由欧姆定律可知：

Kcell为电导池常数，当E、Rm和Kcell均为常数时，由电导率κ的变化必将引起Em作相应变化，所以测量Em的大小，也就测得溶液电导率的数值。。将Em送至交流放大器放大，再经过讯号整流，以获得推动表头的直流讯号输出，表头直读电导率。

电导率仪工作原理

电导（G）是电阻（R）的倒数。因此当两个电极（通常为铂电极或铂黑电极）插入溶液中，可以测出两电极间的电阻R。根据欧姆定律，温度一定时，这个电阻值与电极间距L（cm）正比，与电极的截面积A（cm2）反比，即R =ρ×（L/A）；其中ρ为电阻率,是长1cm，截面积为1cm2导体的电阻，其大小决定于物质的本性。 　　据上式，导体的电导（G）可表示成下式：G =1/R=（1/ρ）×（A/L）=κ×（1/J） ；其中，κ=1/ρ称为电导率，J =L/A称为电极常数；电解质溶液电导率指相距1cm的两平行电极间充以1cm3溶液时所具有的电导。由上式可见，当已知电极常数（J），并测出溶液电阻（R）或电导（G）时，即可求出电导率。

影响电导率的因素有哪些

温度：电导率与温度具有很大相关性。金属的电导率随着温度的增高而降低。半导体的电导率随着温度的增高而增高。在一段温度值域内，电导率可以被近似为与温度成正比。为了要比较物质在不同温度状况的电导率，必须设定一个共同的参考温度。电导率与温度的相关性，时常可以表达为，电导率对上温度线图的斜率。

掺杂程度：固态半导体的掺杂程度会造成电导率很大的变化。增加掺杂程度会造成高电导率。水溶液的电导率高低相依于其内含溶质盐的浓度，或其它会分解为电解质的化学杂质。水样本的电导率是测量水的含盐成分、含离子成分、含杂质成分等等的重要指标。水越纯净，电导率越低（电阻率越高）。水的电导率时常以电导系数来纪录；电导系数是水在 25°C 温度的电导率。

各向异性：有些物质会有异向性(anisotropic) 的电导率，必需用 3 × 3 矩阵来表达（使用数学术语，第二阶张量，通常是对称的）。

电导率的温度补偿

一、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{1 + α(T-Tcal)}
其中： 　　Gt = 某一温度（°C）下的电导率
Gtcal = 标准温度（°C）下的电导率
Tcal = 温度修正值
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。

二、

三、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）。DDS-11C型对被测液能作标准温度系数百分之二，DDS-307型作百分之一至百分之四补偿。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。

电导率仪的使用方法

开机：按下电源开关，预热30min。

测量：
（1）调节“常数”补偿旋钮使显示值与电极上所标常数值一致。
（2）调节“温度”补偿旋钮至待测溶液实际温度值。
（3）先用蒸馏水清洗电极，滤纸吸干，再用被测溶液清洗一次，把电极浸入被测溶液中，用玻璃棒搅拌溶液，使溶液均匀，读出溶液的电导率值。
在测量过程中，若显示屏为1（溢出），这表示被测溶液的电导率值超出量程范围，此时应将【RANGE】旋钮旋到高一档进行测量，或者将样品稀释一定倍数进行测量。
结束：用蒸馏水清洗电极；关机。

电导率仪电极常数选择

电导率范围及对应电极常数推荐表

根据公式K=S/G，电极常数K可以通过测量电导电极在一定浓度的KCL溶液中的电导G来求得，此时KCL溶液的电导率S是已知的。 　　由于测量溶液的浓度和温度不同，以及测量仪器的精度和频率也不同，电导电极常数K有时会出现较大的误差，使用一段时间后，电极常数也可能会有变化，因此，新购的电导电极，以及使用一段时间后的电导电极，电极常数应重新测量标定，电导电极常数测量时应注意以下几点：
1． 测量时应采用配套使用的电导率仪，不要采用其它型号的电导率仪。
2． 测量电极常数的KCL溶液的温度，以接近实际被测溶液的温度为好。

电导率仪校正方法

精确配置标准溶液；
调节标准溶液温度至参照标准温度（一般为25℃），即25±0.1℃。
按下式计算常数J：J=K/K测式中K为溶液标准电导率（查下表可得）
测量标准液电导率、计算并修改常数数值。
测量标准液电导率用以验证。

电导电极的种类

电导电极还有四电极类型和电磁式类型。
四电极电导电极的优点是可以避免电极极化带来的测量误差，在国外的实验式和在线式电导率仪上较多使用。
电磁式电导电极的特点是适宜于测量高电导率的溶液，一般用于工业电导率仪中，或利用其测量原理制成单组分的浓度计，如盐酸浓度计、硝酸浓度计等。

电导率仪的维护与保养一注意事项

电极使用前必须放入在蒸馏水中浸泡数小时，经常使用的电极应放入（贮存）在蒸馏水中。

量程正确设置方法：置与溢出档的高一档量程进行测量，能在低一档量程内测量的，不放在高一档量程内测量。
为保证仪器的测量精度，必要时在仪器的使用前，用该仪器对电极常数进行重新标定。同时应定期进行电导电极常数标定。
盛被测溶液的容器必须清洁，无离子玷污。
在测量高纯水时应避免污染，正确选择电导电极常数并采用密封、流动的测量方式（否则电导率增加很快，因为空气中的CO2溶入水里变成碳酸根离子 ）
1，测量低电导值的溶液时，请先在超纯水中清晰并浸泡2个小时以上。
2，测量过程中，从甲溶液转到乙溶液时，先用蒸馏水清洗后，在用乙溶液清洗，不能用滤纸擦拭。
3，电极使用完毕后应该清洗干净，甩干后妥善保存（可浸泡在纯水中保存），避免碰撞损坏。
4，防止电极的插头和引线潮湿，否则将会出现测量误差。
5，电极长期使用，电极常数会发生变化，影响测量准确性，此时应重新标定电极常数。

仪器内置的温度系数为2%/℃，与此温度系数不符的溶液使用温度补偿将会有误差。因此，进行高精度测量或检测高纯水时，应采用无温度补偿方式进行，然后查表，或者将被测溶液恒温在25℃，求其在25℃时的电导率值。
为保证测量精度，电极使用前应用于小0.5μS/cm的去离子水（或蒸馏水）冲洗二次，然后用被测试样冲洗后方可测量。
出现异常情况，联系管理员。
测量时应采用配套使用的，不要采用其它型号的。

1，测量低电导值的溶液时，请先在超纯水中清晰并浸泡2个小时以上。
2，测量过程中，从甲溶液转到乙溶液时，先用蒸馏水清洗后，在用乙溶液清洗，不能用滤纸擦拭。
3，电极使用完毕后应该清洗干净，甩干后妥善保存（可浸泡在纯水中保存），避免碰撞损坏。
4，防止电极的插头和引线潮湿，否则将会出现测量误差。
5，电极长期使用，电极常数会发生变化，影响测量准确性，此时应重新标定电极常数。

电导电极的清洗与储存

电极（长期不用）应贮存在干燥的地方。电极使用前必须放入（贮存）在蒸馏水中数小时，经常使用的电极可以放入（贮存）在蒸馏水中。

• 电导电极的清洗

1.可以用含有洗涤剂的温水清洗电极上有机成分污垢，也可以用酒精清洗。

2.钙、镁沉淀物用10℅柠檬酸。

3.镀铂黑的电极，只能用化学方法清洗，用软刷子机械清洗时会破坏镀在电极表面的镀层（铂黑）。注意：某些化学方法清洗可能在生活破坏被轻度污染的铂黑层。

4.光亮的铂电极，可以用软刷子机械清洗。但在电极表面不可以产生裂痕，不可以使用螺丝起子之类硬物清理电极表面，甚至在用软刷子清洗时也要特别注意。

关于铂黑

在铂电极应用中，铂表面往往先作电镀处理，生成一种黑色“铂绒”，以增加活性和表面积，故称铂黑电极。铂黑可增加电极反应速率，加速达到平衡；多孔的铂黑增加了电极的表面积，使电流密度减小，使极化效应变小，电容干扰也降低了。

不镀铂黑或镀得不好的铂黑电极，会产生很大的测量误差。铂黑电极存放期间要泡在蒸馏水中不宜干放。如果发现铂黑电极污染或失效，可浸入10%硝酸或盐酸溶液中二分钟，然后用蒸馏水冲洗干净再测量，铂黑电极也可以重新电镀，但镀铂黑需要一定的要求和经验，镀黑层镀得好与坏对电极性能有很大影响。

铂黑电极测试几个μS/cm甚至0.1μS/cm的溶液都可以，而在高电导率溶液中的测试，铂黑电极就更稳定和准确了。因此常数大于1的电导电极。都应该使用铂黑电极。而不镀铂黑的光亮电导电极，因为它只能在较小电导率的溶液中使用，所以常数<1的电导电极可以使用光亮电极。光亮电极的另一个优点是铂片表面可以擦拭，而铂黑电极表面则不能擦拭，只能在水中晃动清洗。

中国的电导率基准

中国和不少国家的电导率基准是以相对测量法建立的，是一种国家副基准。 将一种纯度优于99.99%的高纯度作为符合国际推荐的电导率基准物质，由它所配制的基准溶液应具有国际推荐电导率值。以25℃的溶液电导率为超始点，相应地测出各个电导率常数，然后按下式求出其他温度的电导率常数K 　　K=K0(1-at) 　　式中，K0为0℃下电导池常数；a为制作电导池所用玻璃线性膨胀系数；t为溶液温度，单位℃。 　　上式为近似推导结果，与考虑复杂情况时最多不会超过正负1×l0^(-5)的差别。再根据不同温度下各溶液在相应电导池上所实测到的电阻值，相应地计算出各溶液在不同温度下的电导率。因为电导池常数相对变化的温度系数为-8.49×10^(-6)℃-1，而KCl溶液电导率的温度系数大约为+2×10^(-2)℃-1。因此，假如1D、0.1D和0.01D溶液在18℃和20℃下所测得的电导率与国际推荐值—致，则可以认为这样的相对测量方法是可靠的，这在以后的国际样品比较中得到了验证。其中20℃的国际推荐值是1972年和1976年IUPAC推荐值。