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电导率测定仪

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电导率测定仪是一款面向于医用多效蒸馏水系统,锅炉底水、凝结水,热交换系统,机械零部件的工业热清洗,工业循环水等在较高温度环境运行的高端水质管理和自动化控制而开发的一款宽温度范围的在线水质分析仪表。


1概述


中文在线电导率仪是新一代全中文微机型高档仪表,具有全中文显示、中文菜单式操作、全智能、多功能、测量性能高、环境适应性强等特点。二次表配上常数为1.0或10的电极可测量一般液体的电导率;配上0.1或0.01的电极,能准确测量纯水或超纯水的电导率,特别适用于电厂锅炉给水和蒸汽冷凝水等高纯水电导率的在线连续监测。

电导率控制仪如笔型BCNSCAN10/20/30,便携式BEC520、BEC530、BEC531、BEC540,实验室台式BEC950、BEC110、BEC120、BEC307和在线式BEC200A、BEC200B、BEC200D、BEC200E、BEC200F、BEC210等广泛应用于工业、电力、农业、医药、食品、科研和环保等领域。该仪器也是食品厂、饮用水厂办QS、HACCP认证中的必备检验设备 [1]  锚点

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2简介


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最为合适的量程。

随仪器提供一支双插头不锈钢电导率电极且内置温度传感器(用于自动温度补偿),一个橡胶防滑套,4节碱性AAA电池,仪器操作手册和一个便携软包。

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3工作原理


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。

1.电导率与水的硬度

水溶液的电导率直接和溶解固体量浓度成正比,而且固体量浓度越高,电导率越大。电导率和溶解固体量浓度的关系近似表示为:1.4μS/cm=1ppm或2μS/cm=1ppm(每百万单位CaCO3)。利用电导率仪或总固体溶解量计可以间接得到水的总硬度值,如前述,为了近似换算方便,1μs/cm电导率 = 0.5ppm硬度

但是需要注意:

(1)以电导率间接测算水的硬度,其理论误差约20-30ppm

(2)溶液的电导率大小决定分子的运动,温度影响分子的运动,为了比较测量结果,测试温度一般定为20℃或25℃

(3)采用试剂检测可以获取比较准确的水的硬度值。

2.软水与硬水

水分为软水、硬水,凡不含或含有少量钙、镁离子的水称为软水,反之称为硬水。水的硬度成份,如果是由碳酸氢钠或碳酸氢镁引起的,系暂时性硬水(煮沸暂时性硬水,分解的碳酸氢钠,生成的不溶性碳酸盐而沉淀,水由硬水变成软水);如果是由含有钙、镁的硫酸盐或氯化物引起的,系永久性硬水。依照水的总硬度值大致划分,总硬度0-30ppm称为软水,总硬度60ppm以上称为硬水,高品质的饮用水不超过25ppm,高品质的软水总硬度在10ppm以下。在天然水中,远离城市未受污染的雨水、雪水属于软水;泉水、溪水、江河水、水库水,多属于暂时性硬水,部分地下水属于高硬度水。

3.关于水质硬度换算常见单位的换算有 :

1mmol/L(1/2Ca2+ 、 1/2Mg2+)=50 ppm( 以 CaC03计 )

1mmol/L(1/2Ca2+、 1/2Mg2+)=2.92grain/gallon(格令 / 加仑 )

lgrain/gallon( 格令 / 加仑 ) =17.lppm( 以 CaC03计)

1m3=264gallon (US)( 美加仑 )=22O ganon(UK)(英加伦 )

lkg=2.2pounds ( 英镑 )

1ppm=1mg/L

TDS(总溶解性固体)用来衡量水中所有离子的总含量,通常以ppm表示。

在纯水谁制造业,电导率也可用来间接表示成TDS。

溶液的电导率等于溶液中各种离子电导率之和。

经验公式是:将以微西门子为单位的电导率折半约等于TDS(ppm)

有时TDS 也用其它盐类表示,如CaCO3(系数则为0.66)

TDS与电导率的换算系数可以在0.4-1.0之间调节,以对应不同种类的电解质溶液。

4.电导率

电导率是物质传送电流的能力,与电阻值相对,单位Siemens/cm 。

5.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)。

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)=K×(1/J) ;其中,K=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 [1]  锚点

电导率测定仪

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4操作步骤


1.未开电源开关前,观察表针是否指零,如不指零,可调整表头上的螺丝使表针指零。   

2.将校正、测量开关 扳在“校正”位置。   

3.插接电源线,打开电源开关,并预热数分钟(待指针完全稳定下来为止)调节“调正”器使电表满度指示。   

4.当使用(1)~(8)量程来测量电导率低于300 的液体时,选用“低周“,这时将 板向“低周“即可。当使用(9)~(12)量程来测量电导率在300 至 范围里的液体时,则将 扳向”高周“。   

5.将量程选择开关 扳到所需要的测量范围,如预先不知被测溶液电导率的大小,应先把其扳在最大电导率测量档,然后逐档下降,以防表针打弯。   

6.测量读数:一般的测量其“常数”的旋钮都打到1.0档,测量前调正(ADI)旋到最大值,然后再慢慢地调节,把测量开关打到校正档调好零点,选好量程,再把测量开关打到测量的位置然后再读数。   

7.电极的使用:使用时用电极夹夹紧电极的胶木帽,并通过电极夹把电极固定在电极杆上。   

(1)当被测溶液的电导率低于10 ,使用DJS——1型光亮电极。这时应把R 调节在与所配套的电极的常数项对应的位置上。例如,若配套电极的常数为0.95。则应把R 调节在0.95处,有如若配套电极的常数为1.1,则应把R 调节在1.1的位置上。   

(2)当被测溶液的电导率在 ~ 范围,则使用DJS——1型铂黑电极。同(1)应把R 调节在与所配套电极的常数相对应的位置上。   

(3)当被测溶液的电导率大于 ,以致用DJS——1型铂黑电极测不出时,则使用DJS——10型铂黑电极。这时应把R 调节在所配套的电极的常数的 位置上。例如:若电极的常数为9.8,则应使R 指在0.98位置上。再将测得的读数乘以10,即为被测溶液的电导率。   

8.将电极插头插入插口内,旋紧插口上的紧固螺丝,在将电极浸入待测溶液中。   

9.接着校正(当用(1)~(8)量程测量时,校正时 扳在低周。当用(9)~(12)量程测量时,则校正时 扳向高周),即将 扳到“校正“,调节 使指示针满度。注意:为了提高测量精度,当使用“× ”, “× ”这两档时,校正必须在电导池接妥(电极插头插入插孔,电极浸入待测溶液中)的情况下进行。   

10.此后,将 扳向测量,这时指示数乘以量程开关 的倍率即为被测液的实际电导率。例如 扳在0~0.1 一档,指针指示为0.6,则被测液的电导率为0.06 (0.6×0.1 =0.06 )又如 扳在0~100 一档,电表指示为0.9,则被测液的电导率为90 (0.9×100 =90 ),其余类推。   

11.当用0~0.1或0~0.3 这两档测量高纯水时,先把电极引线插入电极插孔,在电极未浸入溶液之前,调节使电表指示为最小值(此最小值即为电极铂片间的漏电阻,由于此漏电阻的存在,使得调 时电表指针不能达到零点)。然后开始测量。   

12.如果要了解在测量过程中电导的变化情况,把10mV输出接至自动电位差计即可。   

13.当量程开关 扳在“×0.1”, 扳在低周。但电导池插口未插接电极时,电表就有指示,这是正常现象,因电极插口及接线有电容存在。只要调节:“电容补偿”便可将此指示调为零,担不必这样做,只须待电极引线插入插口后,再将指示调为最小值即可。   14.用(1),(3),(5),(7),(9),(11)各档时,都看表面上面一条刻度(0~1.0);而当用(2),(4),(6),(8),(10)各档时,都看表面下面一条刻度(0~3) [2]  锚点

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5性能特点


●全中文显示,界面友好:所有的数据、状态和操作提示都是中文显示,完全没有厂家自己定义的符号或代码。

●简单的菜单结构,文本式的人表对话:使用起来更清晰、方便,按照屏幕上的提示就可操作。

●多参数同时显示:同时显示电导率、输出电流、温度、时间和状态。

●(超)纯水的自动补偿:对于超纯水,实现了显示25℃时的电导率自动温度补偿。

●记事本功能:忠实记录仪表的操作使用情况和报警的发生时间,便于管理。

●历史曲线和数字记录仪功能:二次表每隔5分钟自动存储一次测量数据,可连续存储一个月的电导率。

●数字时钟功能:显示当前的时间,为数字记录仪功能提供时间基准。

●背光功能:可在光线昏暗或彻底没光亮的环境下使用,根据温度变化,自动调节对比度到最清晰。

●防程序飞死:看门狗程序确保仪表不会死机,这是在线式仪表的基本要求。

●输出电流设置与检查功能:手动电流源功能,可检查和任意设定输出电流值,方便检测记录仪和下位机。

●软件设定电流输出方式:软件选择是0~10mA或4~20mA输出。

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6优缺点


笔形电导率仪,一般制成单一量程,测量范围狭,为专用简便仪器。笔形还有制成TDS计,用于测量饮用水质量,盐度计测量汤(溶液)盐度等。

便携式和实验室电导率仪测量范围较广,为常用仪器,不同点是便携式采用直流供电,可携带到现场。实验室电导率仪测量范围广、功能多、测量精度高。

工业用电导率仪的特点是要求稳定性好、工作可靠,有一定的测量精度、环境适应能力强、抗干扰能力强,具有模拟量输出、数字通讯、上下限报警和控制功能等 [3]  。

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7注意事项


1. 电极的引线不能潮湿,否则将测不准。

2. 高纯水被盛入容器后应迅速测量,否则电导率升高很快,因为空气中的CO2 溶入水里变成碳酸根离子。

3. 盛被测溶液的容器必须清洁,无离子玷污。

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8应用领域


●电厂-水处理;

●水厂和污水厂-废水处理;

●造纸-生产过程/废水处理;

●化工炼油-生产过程/废水处理;

●冶金和采矿-生产过程/废水处理;

●食品和饮料-生产过程/废水处理;

●医药行业-生物反应和发酵/废水处理;

●半导体-生产过程/废水处理/高纯水生产 [2]  锚点

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9技术参数


标 准:

JB/T 6855-93《工业电导率仪》;

测量范围:

0.01~20μS/cm(配0.01电极),实际可达100.0μS/cm;

0.1~200μS/cm(配0.1电极),实际可达1000.0μS/cm;

1.0~2000μS/cm(配1.0 电极),实际可达10.00mS/cm;

10~20000μS/cm(配10.0电极),实际可达100.0mS/cm;

温度补偿:

0~99.9℃ ,25℃为基准温度;

被测水样:

0~99.9℃ ,0.6MPa;

基本误差:

电导率:±1.0%FS,温度:±0.5℃(0~60℃);

重 复 性:

± 0.2%FS

稳 定 性:

±0.2%FS

电流隔离输出:

0~10mA(负载<1.5kΩ),4~20 mA(负载<750Ω);

输出电流误差:

≤±1%FS;

继 电 器:

AC220V、3A;

通讯接口:

RS485选配;

电 源:

AC220V±22V ,50Hz±1Hz;

防护等级:

IP65;

时钟精度:

± 1分/月;

数据存储:

1个月(1点/5分钟);

外形尺寸:

146(长)×146(宽)×108(深)mm;

开孔尺寸:

138×138 mm

重 量:

0.8kg;

工作条件:

环境温度0~60℃ 相对湿度<85%;

可配0.01、0.1、1.0、10.0四种电导电极。

参考资料
  • 1.  黄丽君. 应用电导率仪测定水中溶解性总固体[J]. 预防医学, 2005, 17(1):80-80.
  • 2.  李建国, 汪献忠. 电导率测试仪:, CN 201322773 Y[P]. 2009.
  • 3.  顾涵, 庞盼, 张俊龙,等. 便携式电导率测试仪的设计[J]. 科技传播, 2012(21):152-153.

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