Вимірювач електропровідності: вичерпний посібник для початківців

У сучасному контексті контролю якості, моніторингу навколишнього середовища та спеціалізованого виробництва, здатність точно оцінювати склад рідини має першорядне значення.Електропровідність(EC) є фундаментальним параметром, що дає вирішальне уявлення про загальну концентрацію розчиненого іонного матеріалу в розчині.вимірювач електропровідності(EC-метр) – це незамінний аналітичний інструмент, який використовується для кількісної оцінки цієї властивості.

Цей вичерпний посібник розроблений як для професіоналів, так і для початківців, і містить детальний розгляд принципів роботи електропровідного вимірювача, його функцій, калібрування та різноманітних застосувань, що гарантує, що початківці зможуть впевнено інтегрувати цей важливий метод вимірювання у свій робочий процес.

Зміст:

1. Що таке електропровідність?

2. Що таке вимірювач електропровідності?

3. Який принцип роботи вимірювача електропровідності?

4. Що вимірює вимірювач електропровідності?

5. Усі види вимірювачів електропровідності

6. Як калібрувати вимірювач електропровідності?

7. Широке застосування вимірювача електропровідності

8. Яка різниця між вимірювачем електропровідності та pH-метром?

I. Що таке електропровідність?

Електропровідність(κ) – це міра здатності речовини проводити електричний струм. У водних розчинах ця передача досягається не вільними електронами (як у металах), а рухом розчинених іонів. Коли солі, кислоти або основи розчиняються у воді, вони дисоціюють на позитивно заряджені катіони та негативно заряджені аніони. Ці заряджені частинки дозволяють розчину проводити електрику.

Загалом, провідність (σ) математично визначається як обернена величина питомого опору (ρ), що вказує на здатність матеріалу проводити електричний струм (σ = 1/ρ).

Для розчинів провідність безпосередньо залежить від концентрації іонів; просто кажучи,вища концентрація рухомих іонів безпосередньо призводить до вищої провідності.

Хоча стандартною міжнародною одиницею (одиниця СІ) для вимірювання провідності є Сіменс на метр (См/м), на практиці...яканаліз якості водита лабораторного аналізу, значення мікросіменсів на сантиметр (мкСм/см) або мілісіменсів на сантиметр (мСм/см) єбільш поширений та широко використовуваний.

II. Що таке вимірювач електропровідності?

An вимірювач електропровідності– це точний аналітичний прилад, розроблений для вимірювання провідності розчину, який працює шляхом застосування електричного поля та кількісного визначення результуючого струму.

Прилад зазвичай складається з трьох основних функціональних блоків:

1. Комірка провідності (зонд/електрод):Це датчик, який контактує з цільовим розчином. Він містить два або більше електродів (часто виготовлених з платини, графіту або нержавіючої сталі), розділених фіксованою відстанню.

2. Лічильник:Це електронний компонент, який генерує напругу збудження (змінний струм) та обробляє сигнал датчика.

3. Датчик температури:Цей необхідний компонент часто інтегрований у зонд для вимірювання температури зразка з метою точної компенсації.

Вимірювач EC надає основні дані, необхідні для управління процесами, де концентрація розчинених твердих речовин є критично важливою, такими як очищення води та хімічне виробництво.

III. Який принцип роботи вимірювача електропровідності?

Принцип вимірювання базується на взаємозв'язку між провідністю та опором, що опосередковується фіксованою геометрією. Давайте разом розглянемо основні кроки вимірювання:

1. Застосування змінної напруги:Вимірювач подає точну, відому напругу змінного струму (AC) на два електроди в зонді, що запобігає поляризації та деградації поверхонь електродів.

2. Вимірювання струму:Вимірювач електропровідності вимірює величину струму (I), який протікає через розчин, і цей струм пропорційний концентрації рухомих іонів.

3. Розрахунок провідності:Електропровідність (G) розчину між двома пластинами розраховується за допомогою перегрупованої форми закону Ома: G = I/V.

4. Визначення провідності:Щоб отримати питому провідність (κ), виміряну провідність (G) множать на константу комірки зонда (K): κ = G · K. Константа комірки (K) – це фіксований геометричний коефіцієнт, що визначається відстанню (d) між електродами та їх ефективною площею поверхні (A), K = d/A.

Провідність дуже чутлива до температури; збільшення на 1°C може збільшити показник приблизно на 2-3%. Щоб забезпечити порівнянність результатів у всьому світі, всі професійні вимірювачі електропровідності використовують автоматичну температурну компенсацію (ATC).

Вимірювач порівнює виміряне значення провідності зі стандартною температурою, зазвичай 25°C, використовуючи визначений температурний коефіцієнт, що гарантує точність повідомленого значення незалежно від фактичної температури зразка під час вимірювання.

IV. Що вимірює вимірювач електропровідності?

Хоча основний вихідний сигнал вимірювача електропровідностіЕлектропровідність, цей показник зазвичай використовується для кількісної оцінки інших критичних параметрів якості води на різних промислових підприємствах:

1. Електропровідність (ЕП):Пряме вимірювання, що подається в мкСм/см або мСм/см.

2. Загальний вміст розчинених твердих речовин (TDS): ТДСявляє собою загальну масу розчинених органічних та неорганічних речовин на одиницю об'єму води, зазвичай виражається в мг/л або частинах на мільйон (ppm). Оскільки електропровідність (EC) тісно корелює з іонним вмістом (найбільшою фракцією TDS), вимірювач EC може забезпечити приблизне значення TDS, використовуючи коефіцієнт перетворення (TDS-фактор), який зазвичай коливається від 0,5 до 0,7.

3. Солоність:Для солонуватої води, морської води та промислових розсолів основним визначальним фактором солоності є електропровідність (EC), яка являє собою загальну концентрацію всіх солей, розчинених у воді, зазвичай виміряну в PSU (практичних одиницях солоності) або частинах на тисячу.

V. Усі види вимірювачів електропровідності

Вимірювачі електропровідності в різних конфігураціях розроблені для задоволення конкретних вимог точності, мобільності та безперервного моніторингу, і ось вонитой/та/тепоширенийтипи провідностіметрівщочасто зустрічаються в різних промислових сценах:

VI. Як калібрувати вимірювач електропровідності?

Регулярне калібрування є обов'язковим для підтримки точності та надійності будь-якої системи вимірювання електропровідності. Калібрування стандартизує реакцію вимірювача на відомі значення, перевіряючи константу комірки (K).

Стандартна процедура калібрування:

1. Стандартний вибір:Виберіть сертифікованогостандартний розчин провідності(наприклад, розчини хлориду калію (KCl) з відомими значеннями, такими як 1413 мкСм/см або 12,88 мСм/см), що відповідає очікуваному діапазону зразків.

2. Підготовка зонда:Ретельно промийте електрод деіонізованою (DI) водою, а потім невеликою кількістю стандартного розчину для обробки поверхні. Промокніть насухо безворсовим папером; не витирайте агресивно.

3. Вимірювання:Повністю занурте зонд у стандартний розчин, переконавшись, що поблизу поверхонь електродів не залишилося бульбашок повітря. Дайте температурі стабілізуватися.

4. Коригування:Запустіть функцію калібрування вимірювача. Пристрій автоматично зчитує стабілізоване значення та внутрішньо налаштовує свої параметри (або запропонує користувачеві ввести відоме стандартне значення).

5. Перевірка:Для високоточної роботи перевірте калібрування за допомогою другого, відмінного стандартного розчину.

VII. Широке застосування вимірювача електропровідності

Застосування вимірювання електропровідності широко поширене та критично важливе в різних секторах:

1. Очищення води:Моніторинг ефективності систем зворотного осмосу (RO) та деіонізації. Провідність надчистої води є прямим показником її якості (низький показник µS/cm вказує на високу чистоту).

2. Наука про довкілля:Оцінка загального стану та солоності природних водойм (річок, озер, ґрунтових вод), що часто використовується як показник потенційного забруднення або мінерального стоку.

3. Сільське господарство та садівництво:Контрольконцентрація поживного розчинуу гідропоніці та фертигації. Здоров'я рослин безпосередньо пов'язане з рівнем електропровідності живильної води.

4. Контроль промислових процесів:Регулювання циклів продувки в градирнях та котлах для запобігання утворенню накипу та корозії шляхом підтримки концентрації розчинених твердих речовин у допустимих межах.

5. Їжа та напої:Контроль якості, що використовується для вимірювання концентрації інгредієнтів (наприклад, солі в розсолах або концентрації кислоти в напоях).

VIII. Яка різниця між вимірювачем електропровідності та pH-метром?

Хоча обидва є важливими інструментами для аналізу рідин, електропровідний вимірювач таthеpH-метрвимірюванняуреяпринципово відмінні характеристики рішення:

У комплексному аналізі води необхідні обидва параметри. Наприклад, висока провідність вказує на наявність багатьох іонів, а pH показує, чи ці іони переважно сприяють кислотності чи лужності.