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Sension5便携式电导仪的测试原理和应用
发布时间：2017-09-01
Sension5便携式电导、盐度及溶解性总固体仪(简称Sension5便携式电导仪),是一款由美国HACH公司开发研制的适合于实验室和野外测试使用的电化学仪器.该仪器只需一个电极即可实现温度、电导率、盐度及总溶解性固体浓度四种参数的测量,并且可以自动处理复杂而费时的校正和测量过程,避免了对电导率常数进行重复调节的工作.此外,仪器本身具有数据存储功能,可通过HachLinkTM软件将数据下载至计算机或连接打印机后进行数据输出.
Sension5便携式电导仪测定电导率和盐度采用的是标准方法,而测定TDS值是根据溶液电导率转化而得.本文以某地区的地下水样为例,介绍了Sension5便携式电导仪测定电导率、TDS和盐度的原理、工作方式、操作方法和实际应用情况,并与标准称量法(105℃±3℃)测定TDS的结果进行比较,同时分析了其测量范围和精度.
1测量原理
1. 1电导率测量原理
电导率指一种物质的导电能力.当对溶液施加电压时,溶液中的阴阳离子会向与之极性相反的电极移动,产生电流.电流的大小与离子的移动速度有关,而离子的移动速度又受溶剂性能(温度、黏度)和离子的物理学性能(大小、电荷、浓度)的影响.当温度升高时,离子移动就会加速,产生较大的电流;而黏度升高时,离子移动则变慢,产生较小的电流[1-4].测量液体的电导率时,将一个传感器(探头)放入电解质溶液中,传感器由两个具有一定尺寸、间隔一定距离的电极组成,电导率即为其电极间电压与电流的比率.如果两个电极间的距离缩小或加大均会改变电导率值.理论上讲,电导率测量元件包括两个1 cm2的电极表面,并且两电极相距1 cm.电极常数定义为电极的距离(d)、电极面积(A)、边缘效应(AR)的比值。
一般来说,电导率测量元件的实际电极常数(K)是根据某一已知电导率的标准溶液的测量值来确定的,被测溶液的电导率则为测出的电导乘以电极常数(K)所得到.如果温度改变,溶液的电导率也会改变.为了精确,所有需要测定的值必须根据溶液的温度进行修正.溶液的温度补偿电导率是指溶液在参比温度下(25℃或20℃)所表现出的电导率.
1. 2TDS测量理论
一般来讲,实验室测量TDS的标准方法为称量法,具体参照GB57750-85《生活饮用水标准检验方法》[1]. Sension5便携式电导仪测定TDS值时首先将不同温度、不同浓度的NaCl标准溶液具有的电导率数据储存于仪器中,然后将样品具有的电导率及温度与存储在仪器内的数据相比较,以mg/LNaCl的形式输出样品的TDS值.
1. 3盐度测量理论
盐度反映了溶液中溶解性盐份的含量,用于描述海水、自然和工业用水的指标,其大小通常采用实用盐标来表示.采用标准称量法配成浓度为32. 435 7‰的KCl溶液作为盐度的准确参考标准,并规定其盐度值为35‰.溶液的盐度通过在一个标准大气压、15℃下,样品与实用盐标的电导率相比得到。
C样品、C盐标―――分别代表样品、实用盐标的电导率.
Sension5便携式电导仪测量盐度值是根据溶液的电导率值并按照标准转化为盐度的.
2仪器工作方式及方法
2. 1设置菜单
Sension5便携式电导仪有一个“设置”菜单功能项,按SETUP键即可进入.屏幕上将显示箭头图标,按向上及向下箭头键在所需选项间滚动,然后按ENTER键进入该选项后进行设置,按EXIT键退出菜单。
2. 2仪器校正
使用已知电导率的NaCl标准液.仪器出厂设置为使用25℃时电导率为1000 uS/cm或18 mS/cm的NaCl标准液.此外,也可通过键盘输入其它已知电导率值的标准液.仪器在校准过程中使用非线性温度系数来修正测量结果.如果不是使用以氯化钠为基准的标准液(例如, 53 mS/cm的标准液),则要使校准温度尽量接近25℃,以保证最高的准确度.
2. 3测量
测量水样时,将探头放入样品中,确保探头尾端的开槽完全浸没.用探头搅动样品5~10 s钟,以驱除尾端开槽中可能存在的气泡. (1)按键盘上的COND键,仪器显示结果即为当前所测样品的电导率值; (2)按键盘上的TDS键,仪器将根据当前的电导测量值显示TDS值; (3)按键盘上的SAL键,仪器显示结果为所测样品的盐度值.
3应用实例分析
本实例选择某地区的高矿化度地下水为测试水样,把水样与淡水按照不同比例混合后,利用Sension5便携式电导仪测定混合水样的电导率、TDS和盐度值.同时用称量法(105℃±3℃)测定混合水样的TDS值。
水样的电导率与TDS、sal关系见图1.从表2和图1中可以看出: (1)各水样采用仪器法和称量法测定的TDS值基本一致,当0. 9 g/L 差范围内,说明Sension5仪器法测定TDS值可行且测量范围广; (2)各水样采用Sension5便携式电导仪测定的TDS和盐度都是根据电导率校正所得,相关系数都为γ=1. 0,该仪器能很好地应用于TDS值和盐度的测定.
4结束语
(1)仪器法和称量法测定水样TDS值基本一致,误差小,说明该仪器测定TDS可行.
(2)Sension5便携式电导仪能简便快速地测定水样的电导率、TDS和盐度.测试结果精度高、测量范围广,可应用于野外和室内水样的测定.
摘自：中国计量测控网
