Статьи

Измерение электролитической проводимости

  • Опубликовано пользователем

Что такое удельная электропроводность?

Удельная проводимость (или удельная электролитическая проводимость) определяется как способность вещества проводить электрический ток. Это величина, обратная удельному сопротивлению.
При химической очистке воды очень важно измерить удельную проводимость воды, зависящую от растворенных в воде ионных соединений.
Удельная проводимость может быть легко измерена электронными приборами. Широкий спектр соответствующего оборудования позволяет сейчас измерять проводимость практически любой воды, от сверхчистой (очень низкая проводимость) до насыщенной химическими соединениями (высокая проводимость).

Единицы проводимости 

Основная единица измерения сопротивления – Ом. Удельная проводимость – величина обратная сопротивления, она измеряется в Сименсах, ранее называвшихся mho. Применительно к сыпучих веществ удобнее говорить об особой проводимости, которую часто называют удельной проводимостью.
Удельная проводимость – это проводимость, измеренная между противоположными сторонами куба вещества со стороной 1 см. Единицей данного типа измерений является Сименс/см. При измерении проводимости воды чаще используются более точные мкС/см (микросименс) и мС/см (миллисименс).
Подходящие единицы измерения сопротивления (или удельного сопротивления) – Ом/см, Меган/см и кило/см. При измерении сверхчистой воды чаще используют мега/см, так как это дает более точные результаты.
Сопротивление менее чистой воды, как, например, водопроводной, измеряют в кило/см.
Большинство из нас, работая с практически чистой водой, используют единицы мкС/см и мС/см при исследовании воды с высокой концентрацией растворенных химических веществ. Использование удельной проводимости в данном приложении имеет преимущество почти прямой связи с примесями, особенно при низких концентрациях ионов, например, в системах охлаждения и бойлерах. Таким образом, рост удельной проводимости указывает на рост примесей и можно установить критический уровень для контроля максимального уровня примесей.

Удельная проводимость некоторых растворов 1000 мг. в л.:
Составмксм/см @ 25 C° мсм/см
Бикарбонат натрия8700,87
Сульфат натрия13001,30
Хлорид натрия19901,99
Карбонат натрия16001,60
Гидроксид натрия58205,82
Гидроксид аммония1890,19
Соляная кислота1100011,10
Фтористоводородная кислота24202,42
Азотная кислота63806,38
Фосфорная кислота22502,25
Серная кислота63506,35

Области применения электропроводности растворов 

Измерения удельной проводимости широко используются при исследовании воды, используемой в промышленности, муниципальных и коммерческих учреждениях, больницах с помощью кондуктометров (портативных, лабораторных, карманных или промышленных). Пока индивидуальные ионы не могут быть определены, это обычно не требуется, и удельная проводимость дает величину общих примесей.
Ниже мы приводим самые распространенные правила измерения:
Проводимость в мкС/см х 0.5=T.D.S. (общее солевсодержание) мг. в л. как в NaCl или
Проводимость в мкС/см х 0.75=T.D.S. (общее солевсодержание) мг. в л. 
Главный недостаток измерений удельной проводимости это то, что они не специфичны, не дают возможности распознавания разных типов ионов. Вместо этого определяется пропорция общего эффекта присутствия всех имеющихся ионов и некоторых ионов как NaOH, HCI, представленных в значительно большей степени.
См. раздел "Удельная проводимость 1000 мг в л растворов" см. выше.
Второй недостаток соотнесения удельной проводимости к концентрации состоит в том, что концентрированные растворы показывают слегка заниженное число мкС/см на каждый мг. в л. в отличие от разреженных, как показано на графике ниже. Этот эффект основан на снижении скорости движения ионов при увеличении концентрации, лежащей в основе теории межионного тяготения.


Некоторые соединения могут снижать точность измерений, оседая на датчике или щупе, например карбонат кальция. В большинстве случаев эти трудности не превращаются в серьезные препятствия и могут быть достигнуты достаточно точные результаты. В целом, измерение удельной проводимости – это быстрый, надежный и недорогой способ измерения количества ионных соединений в проливе. Как правило, при повторных измерениях разброс значений не превышает 1%.
Скорость движения ионов прямо пропорциональна температуре. Поэтому оптимальная температура при измерении – 25°C. Ниже о влиянии температуры и автоматической температурной компенсации. Тест-измерители удельной проводимости и контроллеры широко используются в самых разных областях.

Температурный эффект, термокомпенсация 

Удельная проводимость в водных растворах из-за движения ионов и постоянно растущей температуры противоположна удельной проводимости металлов, но приближается к показателям графита. Это обусловлено природой самих ионов и вязкостью воды. При низкой концентрации ионов (сверхчистая вода) ионизация воды позволяет определить часть производящих ионов. Все эти процессы, а значит и удельная проводимость существенно зависят от температуры.
Эта зависимость обычно выражается как относительное изменение удельной проводимости на градус C при конкретной температуре, а в особых случаях, как процент на градус C°., называемый наклоном конкретного раствора. Сверхчистая вода имеет наибольший наклон в 5.2% на градус C°., в то время как наклон большей части водопроводной воды и воды в охлаждающих системах находится в диапазоне 1.8 – 2.0% на градус C°.
Концентрированные соленые растворы, кислоты и щелочные растворы имеют наклон около 1.5% на градус C. Теперь очевидно, что небольшая разница в температуре незначительно изменяет удельную проводимость. По этой причине, чаще всего удельную проводимость относят к 25 C°.
К счастью доступны температурные датчики с характеристиками, близкими к раствору, в исследовании которого мы заинтересованы, и с использованием дополнительных резисторов и электронных схем можно получить температурные кривые почти для любого раствора.
Температурный датчик используется как элемент регулировки электрической цепи, и значение проводимости автоматически приводится к эквивалентному значению при 25 C°.
Самые современные технологии используют микропроцессор и соответствующую таблицу, содержащую информацию о реакции раствора на температуру. Температура раствора измеряется, преобразуется в цифровой формат, затем сопоставляется с данными таблицы для получения точных значений.
Опубліковано: 29.06.2023