Merač elektrickej vodivosti: Komplexný sprievodca pre začiatočníkov

V modernom kontexte kontroly kvality, monitorovania životného prostredia a špecializovanej výroby je schopnosť presne posúdiť zloženie kvapalín prvoradá.Elektrická vodivosť(EC) je základný parameter, ktorý ponúka kritický pohľad na celkovú koncentráciu rozpusteného iónového materiálu v roztoku.merač elektrickej vodivosti(EC meter) je nevyhnutný analytický prístroj používaný na kvantifikáciu tejto vlastnosti.

Táto komplexná príručka je určená pre profesionálov aj začiatočníkov a poskytuje podrobný rozpis princípov, funkcií, kalibrácie a rôznych aplikácií EC merača, čím zabezpečuje, že začiatočníci môžu túto základnú meraciu techniku ​​s istotou integrovať do svojho prevádzkového pracovného postupu.

Obsah:

1. Čo je elektrická vodivosť?

2. Čo je to merač elektrickej vodivosti?

3. Aký je princíp fungovania merača elektrickej vodivosti?

4. Čo meria merač elektrickej vodivosti?

5. Všetky druhy meračov elektrickej vodivosti

6. Ako kalibrovať merač elektrickej vodivosti?

7. Široké využitie merača elektrickej vodivosti

8. Aký je rozdiel medzi meračom elektrickej vodivosti a pH metrom?

I. Čo je elektrická vodivosť?

Elektrická vodivosť(κ) je mierou schopnosti látky prenášať elektrický prúd. Vo vodných roztokoch sa tento prenos nedosahuje voľnými elektrónmi (ako v kovoch), ale pohybom rozpustených iónov. Keď sa soli, kyseliny alebo zásady rozpustia vo vode, disociujú sa na kladne nabité katióny a záporne nabité anióny. Tieto nabité častice umožňujú roztoku viesť elektrinu.

Vo všeobecnosti je vodivosť (σ) matematicky definovaná ako prevrátená hodnota merného odporu (ρ), ktorá udáva schopnosť materiálu viesť elektrický prúd (σ = 1/ρ).

V prípade roztokov je vodivosť priamo závislá od koncentrácie iónov; jednoduchoVyššia koncentrácia mobilných iónov priamo vedie k vyššej vodivosti.

Hoci štandardnou medzinárodnou jednotkou (jednotka SI) pre vodivosť je Siemens na meter (S/m), v praktických aplikáciáchakoanalýza kvality vodya laboratórnej analýze, hodnoty mikro-Siemens na centimeter (µS/cm) alebo mili-Siemens na centimeter (mS/cm) súbežnejšie a široko používané.

II. Čo je to merač elektrickej vodivosti?

An merač elektrickej vodivostije presné analytické zariadenie určené na meranie vodivosti roztoku, ktoré funguje na princípe aplikácie elektrického poľa a kvantifikácie výsledného toku prúdu.

Prístroj sa zvyčajne skladá z troch hlavných funkčných jednotiek:

1. Konduktometer (sonda/elektróda):Toto je senzor, ktorý prichádza do kontaktu s cieľovým roztokom. Obsahuje dve alebo viac elektród (často vyrobených z platiny, grafitu alebo nehrdzavejúcej ocele) oddelených pevnou vzdialenosťou.

2. Meracia jednotka:Toto je elektronická súčiastka, ktorá generuje budiace napätie (AC) a spracováva signál zo snímača.

3. Snímač teploty:Táto nevyhnutná súčasť je často integrovaná do sondy na meranie teploty vzorky pre presnú kompenzáciu.

EC merač poskytuje základné údaje potrebné na riadenie procesov, kde je koncentrácia rozpustených pevných látok kritická, ako je čistenie vody a chemická výroba.

III. Aký je princíp fungovania merača elektrickej vodivosti?

Princíp merania sa opiera o vzťah medzi vodivosťou a odporom, sprostredkovaný pevnou geometriou. Pozrime sa spoločne na základné kroky merania:

1. Aplikácia striedavého napätia:Merač aplikuje presné, známe striedavé napätie (AC) na dve elektródy v sonde, čo zabraňuje polarizácii a degradácii povrchov elektród.

2. Meranie prúdu:Merač elektrickej vodivosti meria veľkosť prúdu (I), ktorý preteká roztokom, a tento prúd je úmerný koncentrácii mobilných iónov.

3. Výpočet vodivosti:Elektrická vodivosť (G) roztoku medzi dvoma platňami sa vypočíta pomocou preusporiadanej formy Ohmovho zákona: G = I/V.

4. Stanovenie vodivosti:Na získanie špecifickej vodivosti (κ) sa nameraná vodivosť (G) vynásobí konštantou článku sondy (K): κ = G · K. Konštanta článku (K) je pevný geometrický faktor definovaný vzdialenosťou (d) medzi elektródami a ich efektívnou povrchovou plochou (A), K = d/A.

Vodivosť je veľmi citlivá na teplotu; zvýšenie o 1 °C môže zvýšiť nameranú hodnotu približne o 2 – 3 %. Aby sa zabezpečila globálna porovnateľnosť výsledkov, všetky profesionálne merače EC využívajú automatickú teplotnú kompenzáciu (ATC).

Merač vzťahuje nameranú hodnotu vodivosti na štandardnú teplotu, typicky 25 °C, pomocou definovaného teplotného koeficientu, čím sa zabezpečí presnosť nameranej hodnoty bez ohľadu na skutočnú teplotu vzorky počas merania.

IV. Čo meria merač elektrickej vodivosti?

Základný výstup EC merača jeElektrická vodivosť, tento údaj sa bežne používa na kvantifikáciu alebo odhad iných kritických parametrov kvality vody v rôznych priemyselných závodoch:

1. Elektrická vodivosť (EC):Priame meranie, uvádzané v µS/cm alebo mS/cm.

2. Celkový obsah rozpustených pevných látok (TDS): TDSpredstavuje celkovú hmotnosť rozpustených organických a anorganických látok na jednotku objemu vody, zvyčajne vyjadrenú v mg/l alebo v častiach na milión (ppm). Keďže EC silne koreluje s obsahom iónov (najväčší podiel TDS), EC meter dokáže poskytnúť odhadovanú hodnotu TDS pomocou konverzného faktora (TDS faktor), ktorý sa bežne pohybuje v rozmedzí od 0,5 do 0,7.

3. Slanosť:V prípade brakickej vody, morskej vody a priemyselných soľaniek je primárnym určujúcim faktorom slanosti elektroforéza (EC), čo je celková koncentrácia všetkých solí rozpustených vo vode, zvyčajne uvádzaná v PSU (praktické jednotky slanosti) alebo v častiach na tisíc.

V. Všetky druhy meračov elektrickej vodivosti

Merače EC v rôznych konfiguráciách sú navrhnuté tak, aby spĺňali špecifické požiadavky na presnosť, mobilitu a nepretržité monitorovanie, a tu sútenbežnýtypy vodivostimetrovžesa často vyskytujú v rôznych priemyselných scénach:

VI. Ako kalibrovať merač elektrickej vodivosti?

Pravidelná kalibrácia je nevyhnutná na zachovanie presnosti a spoľahlivosti akéhokoľvek systému merania EC. Kalibrácia štandardizuje odozvu merača na známe hodnoty a overuje konštantu článku (K).

Štandardný kalibračný postup:

1. Štandardný výber:Vyberte si certifikovanéhoštandardný roztok vodivosti(napr. roztoky chloridu draselného (KCl) so známymi hodnotami ako 1413 µS/cm alebo 12,88 mS/cm), ktoré uzatvárajú očakávaný rozsah vzorky.

2. Príprava sondy:Elektródu dôkladne opláchnite deionizovanou (DI) vodou a potom malým množstvom štandardného roztoku, aby ste upravili povrch. Osušte ju papierom, ktorý nepúšťa vlákna; neutierajte agresívne.

3. Meranie:Sondu úplne ponorte do štandardného roztoku a uistite sa, že v blízkosti povrchov elektródy nezostali žiadne vzduchové bubliny. Nechajte teplotu stabilizovať.

4. Úprava:Spustite kalibračnú funkciu merača. Zariadenie automaticky načíta stabilizovanú hodnotu a interne upraví svoje parametre (alebo vyzve používateľa na zadanie známej štandardnej hodnoty).

5. Overenie:Pre prácu s vysokou presnosťou overte kalibráciu pomocou druhého, odlišného štandardného roztoku.

VII. Široké využitie merača elektrickej vodivosti

Aplikácie merania EC sú rozšírené a kritické v rôznych sektoroch:

1. Čistenie vody:Monitorovanie účinnosti systémov reverznej osmózy (RO) a deionizácie. Vodivosť ultračistej vody je priamym meradlom jej kvality (nízka hodnota µS/cm naznačuje vysokú čistotu).

2. Veda o životnom prostredí:Posudzovanie celkového stavu a slanosti prírodných vodných útvarov (rieky, jazerá, podzemná voda), často používané ako indikátor potenciálneho znečistenia alebo odtoku minerálov.

3. Poľnohospodárstvo a záhradníctvo:Ovládaniekoncentrácia živného roztokuv hydroponike a fertigácii. Zdravie rastlín priamo súvisí s úrovňou EC v napájacej vode.

4. Riadenie priemyselných procesov:Regulácia cyklov odkalovania v chladiacich vežiach a kotloch s cieľom zabrániť usadzovaniu vodného kameňa a korózie udržiavaním koncentrácie rozpustených pevných látok v prijateľných medziach.

5. Jedlo a nápoje:Kontrola kvality, používaná na meranie koncentrácie zložiek (napr. soli v soľných roztokoch alebo koncentrácie kyseliny v nápojoch).

VIII. Aký je rozdiel medzi meračom elektrickej vodivosti a pH metrom?

Hoci oba sú nevyhnutnými nástrojmi na analýzu kvapalín, EC meter athepH metermeraniaurezásadne odlišné vlastnosti riešenia:

Pri komplexnej analýze vody sú oba parametre nevyhnutné. Napríklad, zatiaľ čo vysoká vodivosť hovorí o prítomnosti mnohých iónov, pH hovorí, či tieto ióny prispievajú prevažne k kyslosti alebo zásaditosti.