電導率的測定

導讀：電導率的測量受溫度、電極常數(shù)和交流電源頻率等因素的影響。

度量物體導電能力大小的物理量叫電導G,它與電阻R互為倒數(shù)G=1/R=I/E(其中I:通過導體的電流;E:兩電極間的電位差)。

R = ρ*L/A,ρ稱為電阻率表示A=1m2,L=1m的立方體導體所具有的電阻。

G= 1/ρ*A/L=κ*A/L,其中κ稱為電導率，它表示A=1m2,L=1m的立方體液柱所具有的電導。G的單位為西(符號S,即Ω-1)，κ 的單位為西? 米-1 .(符號為S? m-1)。

電解質(zhì)溶液的電導率不僅與電解質(zhì)的本性、溶劑的性質(zhì)和溫度有關(guān)，而且與溶液的濃度有關(guān)，因此電導率常作為溶液含鹽量和純水和蒸汽品質(zhì)的重要指標;以測定電解質(zhì)溶液的電導為基礎(chǔ)的分析方法稱為 電導分析法。

1、交流電導測定法

在交流電導測量中，為了防止電導池的極化產(chǎn)生嚴重的測量誤差，要求用交流電源作為測量電源。

電極極化引起的誤差為： ,ΔR為所測的電阻誤 2 / P R R ≈ ω Δ 差，P為極化電動勢，ω為交流測量電源的角頻率，RSOL 為試 液電阻。 ω增大可以減小測量誤差。 采用交流電源后，電導電極的極間電容對測量結(jié)果造成誤差：?ΔR≈R3ω2Cp,Cp為極間電容。在測量電源為交流時，電導池不再是一個純電阻，而是包括容抗在內(nèi)的阻抗了，其總的電導值為兩者的電導值矢量和， 造成電導儀在實際測量中的誤差。

圖中RL1和RL2代表電導電極的引線電阻，常可忽略; CDL1和CDL2是兩個電極片雙層電容，是由兩個電極表面上的雙電層形成的; Cp是極間電容; RSOL是電極之間的溶液電阻;Z1和Z2表示的元件代表在兩個電極片上感應(yīng)電的阻抗，即極化電阻。

當電導池兩端施加一個交流電時，那它將流經(jīng)CDL和RSOL,同時也流過Cp.由于CDL對交流電而言提供了一個低阻通路，Z1和Z2分別被CDL1 和CDL2所短路，因此，如果Cp很小和CDL很大時，電導 池的阻抗就近似為RSOL. 實際上，雙層電容器電容依靠鉑電極涂一層海綿狀的鉑黑而大大地增加表面積，故測量高電阻溶液時僅僅Cp有效，等 效電路可簡化為Cp和RSOL的并聯(lián)。

當ωCpRSOL《1時，則Z=RSOL;當Cp和RSOL一定， ω增大則測量誤差增大。因此，當測量電阻一定時，電導電極的極間電容愈大，則測量電源的頻率就愈低，反之亦然。

當電導電極的極間電容一定時，測量電阻愈大，則測量電源的頻率就愈低，反之亦然。這就要求在進行電導測量時正確選擇電源的頻率，否則可對于電導率高的溶液應(yīng)該用高頻交流電源，且用電導池常數(shù)(L/A)大的鉑黑電極，以減小極化的影響; 對于電導率低的溶液應(yīng)該用低頻交流電源，且用電導池常數(shù)(L/A)小的光亮電極，以減小容抗的影響;

2、純水電導率的測量

測量電導率較高(電阻率較小)的水樣，電極表面極化 電阻的影響較大，因此采用較高頻率的測量電源，通過 微分電容的短路作用，消除電極表面極化電阻的影響;用高頻交流電源，使CDL1、CDL2和Cp的容抗XC1、XC2和XCp降低，將使測量誤差增加;用低頻交流電源，使CDL1、CDL2和Cp的容抗XC1、XC2和XCp增大，同時，測量電導率很小(電阻率很大)的水樣，電極表面極化電阻的影響較小可忽略，從而XC1與Z1并聯(lián)、 XC2與Z2并聯(lián)的值都很小，使用電導池常數(shù)小的電極，可 以使RSOL值增大，以減小測量誤差。

推薦選擇的電極常數(shù)：

由以上可以看出總的來說有以下幾點：

(1)電極常數(shù)的選擇和測量頻率的選擇對純度水電導率的準確測量至關(guān)重要。電導率低，選低頻、小電極常數(shù);電導率高，選高頻、大電極常數(shù);

(2)測量凝結(jié)水、給水和蒸汽的氫電導率，其溫度系數(shù)隨溫度和電導率變化。嚴格控制水樣溫 度或選用具有非線性自動溫度補償功能的電導率 儀表可有效減少溫度變化引起的測量誤差。

(3)采用在線法對氫電導率測量電極的電導池常數(shù)進行檢驗校正，可以減少電極常數(shù)不準確 引起的誤差。

(4)在氫型交換柱裝樹脂和使用過程中應(yīng)盡量避免樹脂層中存在氣泡。

(5)應(yīng)注意避免氫型交換柱所使用的陽離子交換樹脂有裂紋。

(6)使用氫型變色陽離子交換樹脂是解決氫型交換樹脂失效引起的錯誤信息的有效措施 ?

(7)氫型陽離子交換樹脂再生度低會造成測量結(jié)果偏低。