Измервател на електрическа проводимост: Пълно ръководство за начинаещи

В съвременния контекст на контрол на качеството, мониторинг на околната среда и специализирано производство, способността за точна оценка на състава на флуидите е от първостепенно значение.Електрическа проводимост(EC) е основен параметър, предлагащ критична информация за общата концентрация на разтворен йонен материал в разтвор.измервател на електрическа проводимост(EC метър) е незаменим аналитичен инструмент, използван за количествено определяне на това свойство.

Това изчерпателно ръководство е предназначено както за професионалисти, така и за начинаещи, предоставяйки подробно описание на принципите, функцията, калибрирането и разнообразните приложения на електромерите, гарантирайки, че начинаещите могат уверено да интегрират тази важна техника за измерване в своя оперативен работен процес.

Съдържание:

1. Какво е електрическа проводимост?

2. Какво е измервател на електрическа проводимост?

3. Какъв е принципът на работа на измервателя на електрическата проводимост?

4. Какво измерва електропроводимостта?

5. Всички видове измерватели на електрическа проводимост

6. Как да калибрираме уред за измерване на електрическа проводимост?

7. Широко приложение на измервателя на електрическа проводимост

8. Каква е разликата между измервател на електрическа проводимост и pH-метър?

I. Какво е електрическа проводимост?

Електрическа проводимост(κ) е мярка за способността на дадено вещество да провежда електрически ток. Във водни разтвори това предаване се постига не чрез свободни електрони (както при металите), а чрез движението на разтворени йони. Когато соли, киселини или основи се разтварят във вода, те се дисоциират на положително заредени катиони и отрицателно заредени аниони. Тези заредени частици позволяват на разтвора да провежда електричество.

Като цяло, проводимостта (σ) се определя математически като реципрочна стойност на съпротивлението (ρ), което показва способността на материала да провежда електрически ток (σ = 1/ρ).

За разтворите проводимостта е пряко зависима от концентрацията на йони; просто казано,По-високата концентрация на мобилни йони директно води до по-висока проводимост.

Въпреки че стандартната международна единица (SI единица) за проводимост е Siemens на метър (S/m), в практически приложениякатоанализ на качеството на водатаи лабораторен анализ, стойностите микро-Сименс на сантиметър (µS/cm) или мили-Сименс на сантиметър (mS/cm) сапо-често срещани и широко използвани.

II. Какво е измервател на електрическа проводимост?

An измервател на електрическа проводимосте прецизно аналитично устройство, проектирано за измерване на проводимостта на разтвор, което работи чрез прилагане на електрическо поле и количествено определяне на получения ток.

Инструментът обикновено се състои от три основни функционални единици:

1. Клетката за проводимост (сонда/електрод):Това е сензорът, който контактува с целевия разтвор. Той съдържа два или повече електрода (често изработени от платина, графит или неръждаема стомана), разделени от фиксирано разстояние.

2. Броячът:Това е електронният компонент, който генерира възбуждащото напрежение (AC) и обработва сигнала от сензора.

3. Температурният сензор:Този необходим компонент често е интегриран в сондата, за да измерва температурата на пробата за точна компенсация.

EC измервателният уред предоставя основните данни, необходими за управление на процеси, при които концентрацията на разтворени твърди вещества е критична, като например пречистване на вода и химическо производство.

III. Какъв е принципът на работа на измервателя на електрическа проводимост?

Принципът на измерване се основава на връзката между проводимост и съпротивление, медиирана от фиксирана геометрия. Тук нека разгледаме основните стъпки на измерване заедно:

1. Приложение за променливо напрежение:Измервателният уред прилага точно, известно променливо напрежение (AC) през двата електрода в сондата, което предотвратява поляризацията и деградацията на повърхностите на електродите.

2. Измерване на ток:Измервателят на електрическа проводимост измерва големината на тока (I), който протича през разтвора, и този ток е пропорционален на концентрацията на подвижни йони.

3. Изчисляване на проводимостта:Електрическата проводимост (G) на разтвора между двете пластини се изчислява с помощта на пренаредена форма на закона на Ом: G = I/V.

4. Определяне на проводимостта:За да се получи специфичната проводимост (κ), измерената проводимост (G) се умножава по константата на клетката на сондата (K): κ = G · K. Константата на клетката (K) е фиксиран геометричен фактор, определен от разстоянието (d) между електродите и тяхната ефективна повърхност (A), K = d/A.

Проводимостта е силно чувствителна към температурата; увеличение с 1°C може да повиши показанието с приблизително 2-3%. За да се гарантира, че резултатите са сравними в световен мащаб, всички професионални електропроводими измервателни уреди използват автоматична температурна компенсация (ATC).

Измервателният уред отнася измерената стойност на проводимостта към стандартна температура, обикновено 25°C, използвайки определен температурен коефициент, което гарантира, че отчетената стойност е точна, независимо от действителната температура на пробата по време на измерването.

IV. Какво измерва електропроводимостта?

Докато основният изход на електромера еЕлектрическа проводимост, това отчитане рутинно се използва за количествено определяне или оценка на други критични параметри за качеството на водата в различни промишлени предприятия:

1. Електропроводимост (ЕП):Директното измерване, отчетено в µS/cm или mS/cm.

2. Общо разтворени твърди вещества (TDS): ДДСпредставлява общата маса на разтворените органични и неорганични вещества на единица обем вода, обикновено изразена в mg/L или части на милион (ppm). Тъй като електропроводността (EC) е силно корелирана с йонното съдържание (най-голямата фракция от TDS), EC измервателят може да предостави приблизителна стойност на TDS, използвайки коефициент на преобразуване (TDS фактор), обикновено вариращ от 0,5 до 0,7.

3. Соленост:За солените води, морската вода и промишлените саламури, електрохимичната концентрация (EC) е основният определящ фактор за солеността, който представлява общата концентрация на всички разтворени във водата соли, обикновено изразена в PSU (практически единици за соленост) или части на хиляда.

V. Всички видове измерватели на електрическа проводимост

EC измервателните уреди в различни конфигурации са проектирани да отговарят на специфичните изисквания за точност, мобилност и непрекъснато наблюдение, и ето ги...начесто срещанвидове проводимостметратовачесто се срещат в различни индустриални сцени:

VI. Как да калибрираме уред за измерване на електрическа проводимост?

Редовното калибриране е задължително за поддържане на точността и надеждността на всяка система за измерване на електропроводимост (EC). Калибрирането стандартизира реакцията на измервателния уред към известни стойности, като проверява константата на клетката (K).

Стандартна процедура за калибриране:

1. Стандартен избор:Изберете сертифициранстандартен разтвор за проводимост(напр. разтвори на калиев хлорид (KCl) с известни стойности като 1413 µS/cm или 12,88 mS/cm), което попада в рамките на очаквания диапазон на пробата.

2. Подготовка на сондата:Изплакнете електрода обилно с дейонизирана (DI) вода и след това с малко количество от стандартния разтвор, за да обработите повърхността. Подсушете с хартия без власинки; не бършете агресивно.

3. Измерване:Потопете сондата изцяло в стандартния разтвор, като се уверите, че няма въздушни мехурчета, задържани близо до повърхностите на електрода. Оставете температурата да се стабилизира.

4. Корекция:Стартирайте функцията за калибриране на измервателния уред. Устройството автоматично ще отчете стабилизираната стойност и вътрешно ще настрои параметрите си (или ще подкани потребителя да въведе известната стандартна стойност).

5. Проверка:За работа с висока прецизност, проверете калибрирането, като използвате втори, различен стандартен разтвор.

VII. Широки приложения на измервателя на електрическа проводимост

Приложенията на измерването на електропроводимостта (EC) са широко разпространени и критични в различни сектори:

1. Пречистване на вода:Мониторинг на ефективността на системите за обратна осмоза (RO) и дейонизация. Проводимостта на ултрачистата вода е пряка мярка за нейното качество (ниското µS/cm показва висока чистота).

2. Наука за околната среда:Оценка на общото състояние и соленост на естествените водни обекти (реки, езера, подземни води), често използвана като индикатор за потенциално замърсяване или минерален отток.

3. Земеделие и градинарство:Контролирането наконцентрация на хранителен разтворв хидропониката и фертигацията. Здравето на растенията е пряко свързано с нивото на електролитна проводимост (EC) на водата за захранване.

4. Контрол на промишлените процеси:Регулиране на циклите на продухване в охладителни кули и котли за предотвратяване на котлен камък и корозия чрез поддържане на концентрацията на разтворени твърди вещества в приемливи граници.

5. Храна и напитки:Контрол на качеството, използван за измерване на концентрацията на съставките (напр. сол в саламура или концентрация на киселина в напитки).

VIII. Каква е разликата между измервател на електрическа проводимост и pH-метър?

Въпреки че и двата са основни инструменти за анализ на течности, електромагнитният измервател иthдpH метъризмерванияурефундаментално различни характеристики на решението:

При подробен анализ на водата и двата параметъра са необходими. Например, докато високата проводимост показва наличието на много йони, pH показва дали тези йони допринасят предимно за киселинността или алкалността.