电导率

电导率

水的电导率与其所含无机酸、碱、盐的量有一定关系。当它们的浓度较低时，电导率随浓度的增大而增加，因此，该指标常用于推测水中离子的总浓度或含盐量。不同类型的水有不同的电导率。新鲜蒸馏水的电导率为0.5—2μS/cm，但放置一段时间后，因吸收了CO₂，增加到2—4μS/cm；超纯水的电导率小于0.10μS/cm；天然水的电导率多在50—500μS/cm之间，矿化水可达500—1000μS/cm；含酸、碱、盐的工业废水电导率往往超过10000μS/cm；海水的电导率约为30000μS/cm。

（一）基本概念

电导（L）是电阻（R）的倒数。在一定条件（温度、压力等）下，导体的电阻除决定于物质的本性外，还与其截面积和长度有关。对截面积为A，长度为l的均匀导体，电阻（R）为：

式中：ρ——电阻率，是长1cm，截面积为1cm²导体之电阻，其大小决定于物质的本性。

据上式，导体的电导（L）可表示成下式：

对电解质溶液，电导率系指相距1cm的两平行电极间充以1cm³溶液所具有的电导。由上式可见，当已知电极常数（Q），并测出溶液电阻（R）时，即可求出电导率。

电极常数常选用已知电导率的标准氯化钾溶液测定。不同浓度氯化钾溶液的电导率（25℃）列于表2-8。

溶液的电导率与其温度、电极上的极化现象、电极分布电容等因素有关，仪器上一般都采用了补偿或消除措施。

表2—8  不同浓度氯化钾溶液的电导率

（二）电导仪

电导仪由电导池系统和测量仪器组成。电导池是盛放或发送被测溶液的容器。在电导池中，装有电导电极和感温元件等。实验室常用平板形电极，如260型电导电极，是将两片面积为5×10mm²的光滑铂片或镀铂黑的铂片熔贴在环形玻璃上而成，极间距离为6mm。光滑铂电极用于测定低电导的溶液，镀铂黑的铂电极用于测定电导较高的溶液。工业电导仪的电极多用不锈钢或石墨做成筒状或环状；对于强腐蚀性介质电导的测定，可使用非接触式电极。

根据测量电导的原理不同，电导仪可分为平衡电桥式电导仪、电阻分压式电导仪、电流测量式电导仪、电磁诱导式电导仪等。在此介绍前两种电导仪。

1.平衡电桥式电导仪

其原理示于图2-14（图略）。R_x（电导池）和R₁、R₂、R₃组成四个桥臂，当电桥调至平衡时，则下式成立。

式中：R₃、R₂——均为标准电阻，称为倍率电阻，其比值可为0.1、1、10、100，以适应不同测量范围的要求；

R₁——带刻度盘的标准可变电阻。

测量时，调节R₁，使电桥输出端AB间电压减小至零（由平衡指示器得知），则电桥达到平衡，故从R₁的刻度盘上可以读出被测溶液的电阻（R_x）或电导（L_x）。

2.电阻分压法电导仪

其原理示于图2-15（图略）。被测溶液电阻（R_x）与分压电阻（R_m）串联。接通外加电源后，构成闭合回路，则R_m上的分压（E_m）为：

由上式可知，因为输入电压（E）和分压电阻（R_m）均为定值，则被测溶液的电阻（R_x）或电导（L_x）的变化必将引起输出分压（E_m）的相应变化，所以通过测量E_m便可得知R_x或L_x。在实际仪器中，可直接读出测量结果。

这种仪器适用于低浓度、高电阻溶液的测量。实验室广泛使用的DDS-11型电导仪和DDS-11A型电导率仪就是依据这种原理设计的。

（三）测定要点

(1)开启电导仪电源开关，预热几分钟。

(2)按照仪器使用说明测定电极常数，即于 25℃恒温水浴上测定

计算出电极常数Q。因为25℃时0.01mol/L标准氯化钾溶液的K=1413uS/cm，故Q=1413R_KCl。

(3)将水样注入已冲洗干净的电导池中，测其电阻（R_x）或电导（L_x），并同时记录水温。水样的电导率（K^t_x）按下式计算：

如果用电导率仪测定，可直接读出电导率。当测定时水样温度不是25℃时，应用下式换算成25℃时的电导率：

t──测定时的��样温度（℃）。

水样采集后应尽快测定。如含有粗大悬浮物质、油和脂，干扰测定，应过滤或萃取除去。