❶ 电导率的测量方法
电导率的测量通常是溶液的电导率测量。固体导体的电阻率可以通过欧姆定律和电阻定律测量。电解质溶液电导率的测量一般采用交流信号作用于电导池的两电极板,由测量到的电导池常数K和两电极板之间的电导G而求得电导率σ。
电导率测量中最早采用的是交流电桥法,它直接测量到的是电导值。最常用的仪器设置有常数调节器、温度系数调节器和自动温度补偿器,在一次仪表部分由电导池和温度传感器组成,可以直接测量电解质溶液电导率。 电导率的测量原理是将相互平行且距离是固定值L的两块极板(或圆柱电极),放到被测溶液中,在极板的两端加上一定的电势(为了避免溶液电解,通常为正弦波电压,频率1~3kHz)。然后通过电导仪测量极板间电导。
电导率的测量需要两方面信息。一个是溶液的电导G,另一个是溶液的电导池常数Q。电导可以通过电流、电压的测量得到。
根据关系式K=Q×G可以得到电导率的数值。这一测量原理在直接显示测量仪表中得到广泛应用。
而Q= L/A
A——测量电极的有效极板面积
L——两极板的距离
这一值则被称为电极常数。在电极间存在均匀电场的情况下,电极常数可以通过几何尺寸算出。当两个面积为1cm2的方形极板,之间相隔1cm组成电极时,此电极的常数Q=1cm-1。如果用此对电极测得电导值G=1000μs,则被测溶液的电导率K=1000μs/ cm。
一般情况下,电极常形成部分非均匀电场。此时,电极常数必须用标准溶液进行确定。标准溶液一般都使用KCl溶液这是因为KCl的电导率的不同的温度和浓度情况下非常稳定,准确。0.1mol/l的KCl溶液在25℃时电导率为12.88ms/cm。
所谓非均匀电场(也称作杂散场,漏泄场)没有常数,而是与离子的种类和浓度有关。因此,一个纯杂散场电极是最复杂的电极,它通过一次校准不能满足宽的测量范围的需要。 电导电极一般分为二电极式和多电极式两种类型。
二电极式电导电极是目前国内使用最多的电导电极类型,实验式二电极式电导电极的结构是将二片铂片烧结在二平行玻璃片上,或圆形玻璃管的内壁上,调节铂片的面积和距离,就可以制成不同常数值的电导电极。通常有K=1.K=5.K=10等类型。而在线电导率仪上使用的二电极式电导电极常制成圆柱形对称的电极。当K=1时,常采用石墨,当K=0.1.0.01时,材料可以是不锈钢或钛合金。
多电极式电导电极,一般在支持体上有几个环状的电极,通过环状电极的串联和并联的不同组合,可以制成不同常数的电导电极。环状电极的材料可以是石墨、不锈钢、钛合金和铂金。
电导电极还有四电极类型和电磁式类型。四电极电导电极的优点是可以避免电极极化带来的测量误差,在国外的实验式和在线式电导率仪上较多使用。电磁式电导电极的特点是适宜于测量高电导率的溶液,一般用于工业电导率仪中,或利用其测量原理制成单组分的浓度计,如盐酸浓度计、硝酸浓度计等。 根据公式K=S/G,电极常数K可以通过测量电导电极在一定浓度的KCL溶液中的电导G来求得,此时KCL溶液的电导率S是已知的。
由于测量溶液的浓度和温度不同,以及测量仪器的精度和频率也不同,电导电极常数K有时会出现较大的误差,使用一段时间后,电极常数也可能会有变化,因此,新购的电导电极,以及使用一段时间后的电导电极,电极常数应重新测量标定,电导电极常数测量时应注意以下几点:
1. 测量时应采用配套使用的电导率仪,不要采用其它型号的电导率仪。
2. 测量电极常数的KCL溶液的温度,以接近实际被测溶液的温度为好。
3. 测量电极常数的KCL溶液的浓度,以接近实际被测溶液的浓度为好。 电导率测量是与温度相关的。温度对电导率的影响程度依溶液的不同而不同,可以用下面的公式求得:
Gt = Gtcal{1 + α(T-Tcal)}
其中:
Gt = 某一温度(°C)下的电导率
Gtcal = 标准温度(°C)下的电导率
Tcal = 温度修正值
α = 标准温度(°C)下溶液的温度系数。
下表列出了常用溶液的α值。要得到其他溶液的α值,只要测量某个温度范围内的电导率,并以温度为纵轴绘出 溶液
(25°C) 浓度 Alpha
(α) 盐酸 10 wt% 1.56 氯化钾溶液 10 wt% 1.88 硫酸 50 wt% 1.93 氯化钠溶液 10 wt% 2.14 氢氟酸 1.5 wt% 7.20 硝酸 31 wt% 31.0 相应的电导率的变化曲线,与标准温度相对应的曲线点为该溶液的α值。
市场上所销售的所有电导仪都可以参照标准温度(通常为25°C)进行调节的或自动温度补偿。大多数固定温度补偿的电导仪的α调节为2%/°C(近似25°C时氯化钠溶液的α)。可调节温度补偿的电导仪可以把α调节到更加接近所测溶液的α。
❷ 电导率的测定
电极法
方法提要
在电场作用下,水中离子所产生电导的强弱 (以电导率表示) ,用电导率仪可直接测出。
仪器和装置
电导率仪。
铂电极 (测电导专用) 。
温度计 (0~50℃,精确至 ±0.1℃) 。
试剂
氯化钾标准溶液 c(KCl) =0.01mol/L 称取经 105~110℃烘干 2h 的氯化钾 0.7455g于烧杯中,用煮沸除去二氧化碳冷却后的去离子水 (电导率应小于 1.0μS/cm) 溶解,移至 1000mL 容量瓶中定容。25℃时,此溶液电导率为 1.413 ×103μS/cm。
分析步骤
1) 电极常数的测定。如铂电极上未标明电极常数,则按以下步骤测定,并计算电极常数 Q。
取 25~30mL KCl 标准溶液于干净的烧杯中,插入已清洗干净的铂电极,电极引线与电导率仪相连。在恒温 25℃条件下,按仪器说明书操作,准确测出电导值 G。重复测定3~5次。从表80.2中查出氯化钾标准溶液的电导率,按下式计算铂电极的电极常数:
岩石矿物分析第四分册资源与环境调查分析技术
式中:Q为铂电极电极常数,cm-1;GKCl为25℃时测得氯化钾标准溶液的电导值,μS;κKCl为从表80.2中查出的25℃时氯化钾溶液的标准电导率值,μS/cm。
表80.2 25℃时氯化钾溶液的电导率
2)试样测量。根据试样电导率的大致范围,按表80.3选择适当的电极。按所选用电极的电极常数,调好仪器上电极常数调节旋钮的位置,并将量程选择旋钮放在适当的档次上。
表80.3 电极选择
取适量水样冲洗50mL烧杯并冲洗电极几次后,再取适量水样,将电极浸入水中,按仪器操作步骤测量,读取表头数值,即为t(℃)时的电导率(κt),同时测量试样温度t(℃)。
测量完毕,用去离子水洗净电极,用滤纸吸干电极表面水分(切勿擦电极的铂黑镀膜);在不使用时,将其装入电极盒内保存。
水样的电导率用下式计算(25℃):
岩石矿物分析第四分册资源与环境调查分析技术
式中:κ25为25℃时水样的电导率,μS/cm;κt为t℃时测得水样的电导率,μS/cm;t为测量时试样的温度,℃。
如采用电极常数为10的电极,且电极常数选择旋钮放在“1”的位置时,则测得的κ值应乘以10。
注意事项
使用中如发现电极的铂黑脱落或读数不正常,则需按下述步骤重新镀铂黑或更换电极。
先将电极浸入王水中电解数分钟,每分钟改变电流方向一次,使铂黑溶解,待铂片恢复光亮后,用温热的铬酸洗液或(1+1)HCl浸洗,再用去离子水冲洗干净。然后将电极浸入氯铂酸-乙酸铅溶液[氯铂酸-乙酸铅混合溶液:分别称取1g氯铂酸(H2PtCl6·6H2O)和0.012g乙酸铅(PbAc2·3H2O)于烧杯中,用去离子水溶解,加水至100mL,混匀,贮存于棕色瓶内]中,并与1.5V干电池的负极相接,干电池的正极和浸在同一溶液中的一段铂丝连接。电流强度应只允许产生少量气泡。每5min改变电流方向一次,直到镀上一层均匀的铂黑为止。电极用去离子水洗净,并用滤纸吸干表面水分,装入盒内保存备用。保存氯铂酸-乙酸铅溶液供以后使用。
❸ 汽油电导率测量方法
油品属于低电导率物质,都比较容易产生和积聚静电。汽油电阻率为2.5*10^13Ω·m, 煤油、柴油的电阻率为7.3*10^14Ω·m。油品产生静电的类型按其状态可分为3种: 1、油品与固体之间的静电,如油品在管道中流动、搅拌、固体颗粒在油品中沉降产生的静电; 2、油品与气体之间的静电,如油品从管道口或喷嘴喷出、气泡在油品中上升产生的静电;3、油品与不相容液体之间的静电,如水滴在油品中沉降、高压水冲洗储罐产生的静电。