电导的测量及仪器

附录 4 电导的测量及仪器

电导是电阻的倒数，因此电导值的测量，实际上是通过电阻值的测量再换算的，也就是说电导的测量方法应该与电阻的测量方法相同。但在溶液电导的测定过程中，当电流通过电极时，由于离子在电极上会发生放电，产生极化而引起误差，故测量电导时要使用频率足够高的交流电，以防止电解产物的产生。另外，所用的电极镀铂黑是为了减少超电位，提高测量结果的准确性。

测量溶液电导率的仪器，目前广泛使用的是DDS 一11A 型电导率仪，下面对其测量原理及操作方法作较详细介绍。

一、DDS 一1lA 型电导率仪

DDS —11A 型电导率仪是基于“电阻分压”原理的不平衡测量方法，它测量范围广，可以测定一般液体和高纯水的电导率，操作简便，可以直接从表上读取数据，并有0～10mV 信号输出，可接自动平衡记录仪进行连续记录。

图Ⅲ-4-1电导率仪测量原理图

1-振荡器 2-电导池 3-放大器 4-指示器

1．测量原理

电导率仪的工作原理如图Ⅲ-4-1所示。把振荡器产生的一个交流电压源U ，送到电导池R X 与量程电阻(分压电阻)R m 的串联回路里，电导池里的溶液电导愈大，R X 愈小，R m 获得电压U m 也就越大。将U m 送至交流放大器中放大，再经过信号整流，以获得推动表头的直流信号输出，表头直接读出电导率。由图Ⅲ-7-1可知 ()m cell m m m m x U R K U U R R R R k ==÷++ （Ⅲ-4-1）

式中，K CELL 为电导池常数，当U 、R m 和K CELL 均为常数时，电导率K 的变化必将引起U m 作相应的变化，所以测量U m 的大小，也就测得溶液电导率的数值。

本机振荡产生低周(约140Hz)及高周(约1100Hz)两个频率，分别作为低电导率测量和高电导率测量的信号源频率。振荡器用变压器耦合输出，因而信号U 不随R X 变化而改变。因为测量信号是交流电，因而电极极片间及电极引线间均出现了不可忽视的分布电容C 0(大约60pF)，电导池则有电抗存在，这样将电导池视作纯电阻来测量，则存在比较大的误差，特别是在0～0.1μS ·cm -1叫低电导率范围内时，此项影响较显著，需采用电容补偿消除之，其原理见图Ⅲ-4-2。

信号源输出变压器的次极有两个输出信号U 1及U 、U 1作为电容的补偿电源。U 1与U 的相位相反，所以由U 1引起的电流I 1流经R m 的方向与测量信号I 流过R m

的方向相反。测量信号I中包括通过纯电阻R x的电流和流过分布电容C0的电流。调节K0可以使I1与流过C0的电流振幅相等，使它们在R m上的影响大体抵消。

2．使用方法

DDS一11A型电导率仪的面板如图Ⅲ-4-3所示。

图Ⅲ-4-3 DDS一11A型电导率仪面板图

1-电源开关 2-指示灯 3-高周、低周开关 4-校正、

测量开关 5-量程选择开关

6-电容补偿调节器 7-电极插口

8-10mV输出插口 9-校正调节器

图Ⅲ-4-2 电容补偿原理图 10-电极常数调节器 11-表头

(1)打开电源开关前，应观察表针是否指零，若不指零时，可调节表头的螺丝，使表针指零。

(2)将校正、测量开关拨在“校正”位置。

(3)打开电源开关，此时指示灯亮。预热数分钟，待指针稳定后。调节校正调节器，使表针指向满刻度。

(4)根据待测液电导率的大致范围选用低周或高周，并将高周、低周开关拨向所选位置(参阅3．电极选择原则)。

(5)将量程选择开关拨到测量所需范围。如预先不知道被测溶液电导率的大小，则由最大档逐档下降至合适范围，以防表针打弯。

(6)根据电极选用原则，选好电极并插入电极插口。各类电极要注意调节好配套电极常数，如配套电极常数为O.95(电极上已标明)，则将电极常数调节器调节到相应的位置O．95处。

(7)倾去电导池中电导水，将电导池和电极用少量待测液洗涤2～3次，再将电极浸入待测液中并恒温。

(8)将校正、测量开关拨向“测量”，这时表头上的指示读数乘以量程开关的倍率，即为待测液的实际电导率。如果选用DJS一10型铂黑电极时，应将测得的数据乘以10，即为待溶液的电导率。

（9）当量程开关指向黑点时，读表头上刻度（0～1.0uS·cm-1）的数，当量程开关指向红点时，读表头下刻度（0～3.0uS·cm-1）的数值。

（10）当用0～0.1uS·cm-1或0～0.3uS·cm-1这两档测量高纯水时，在电极未浸入溶液前，调节电容补偿器，使表头指示为最小值（此最小值是铂片间的漏阻，由于此漏阻的存在，使调节电容补偿器时表头指针不能达到零），然后开始

测量。

（11）如想要了解在测量过程中电导率的变化情况，将10mV输出接到自动平衡记录仪上即可。

3.电极选择原则

光亮电极测量较小的电导率(0～10uS·cm-1)，而铂黑电极用于测量较大的电导率(10～105uS·cm-1)。实验中通常用铂黑电极，因为它的表面比较大，这样降低了电流密度，减少或消除了极化。但在测量低电导率溶液时，铂黑对电解质有强烈的吸附作用，出现不稳定的现象，这时宜用光亮铂电极。

4．注意事项

(1)电极的引线不能潮湿，否则测不准。

(2)高纯水应迅速测量，否则空气中CO2溶入水中变为CO32-离子，使电导率迅速增加。

(3)测定一系列浓度待测液的电导率，应注意按浓度由小到大的顺序测定。

(4)盛待测液的容器必须清洁，没有离子玷污。

(5)电极要轻拿轻放，切勿触碰铂黑。

二、DDS一11型电导仪使用方法

该仪器的测量原理与DDS一11A型电导率仪一样，也是基于“电阻分压”原理的不平衡测量方法。其面板如图Ⅲ-4-4所示。使用方法如下：

(1)接通电源前，先检查表针是否指零，如不指零，可调节表头上的校正螺

丝，使表针指零。

(2)打开电源开关，指示灯即亮。预热

数分钟，即可开始工作。

(3)将测量范围选择器旋钮拨到所需的

范围档。

如不知被测液电导的大小范围，则应将

旋钮置于最大量程档，然后逐档减小，

以保护表针不被损坏。

(4)选择电极