电导率的测定

电导率的测定

A1 方法提要

电导率是距离1 cm和截面积1 cm2之两个电极间所测得电阻的倒数，由电导率仪直接读数。

A2 仪器和试剂

A2.1 仪器

A2.1.1 电导率仪(附配套电导电极)。

A2.1.2 恒温水浴锅。

A2.1.3 100 mL或250 mL烧杯。

A2.2 试剂

0.010 0 mol/L氯化钾标准溶液：取少量氯化钾(优级纯)，在110℃烘箱内干燥2 h，冷却后精确称取0.745 6 g，溶于新煮沸放冷的重蒸馏水中(电导率小于1 μS/cm)，转移到1 000 mL容量瓶中，并稀释至刻度。此溶液在25℃时的电导率为1 411.83μS/cm。溶液储存在具有玻璃塞的硬质玻璃瓶中。

A3 分析步骤

按电导率仪使用说明，选好电极和测量条件，并调校好电导率仪，将电极用待测溶液洗涤3次后，插入盛放待测溶液的烧杯(A2.1.2)中。选择适当量程，读出表上读数，即可计算出待测溶液的电导率值。

注1 电极引线不要受潮，否则将影响测量的准确度。

2 盛放待测溶液的烧杯应用待测溶液清洗3次，以避免离子污染。

A4 精密度和准确度

同一实验室对电导率为1.36 μS/cm的水样，经10次测定，其相对标准偏差为1.0%。

A5 电极常数的测定

取未知电极常数的电极，用氯化钾标准溶液(A2.2)洗涤5次后，插入盛放氯化钾标准溶液(A2.2)的烧杯中，测量一定温度下的电导率，即可计算出电极的电极常数。

电极常数=K/S ………………(A1)

式中:K——一定温度下氯化钾标准溶液的电导率，可从GB 6682附录A中查出。

S——同一实验条件下，测出的氯化钾标准溶液的电导。

注：有的电导率仪出厂时已标明配套电极的电极常数，可直接进行电极常数的补偿校正。若未知电极的电极常数，则可用本法测定。

（二）注意事项

1．在测量高纯水时应避免污染。

2．若需要保证高纯水测量精度，应采用不补偿方式测量利用查表而得。

3．温度补偿采用固定的2%的温度系数补偿。

4．为确保测量精度，电极使用前应用小于0.5μs/cm的蒸馏水（或去离子水）冲洗两次，然后用被测试样冲洗三次后方可测量。

5．电极插头、插座绝对禁止沾上水，以免造成不必要的测量误差。

6．电极应定期进行常数标定。

电极常数不必经常测定，但当重新镀铂黑时，必须重新确定。

引起离子在被测溶液中运动的电场是由与溶液直接接触的二个电极产生的。此对测量电极必须由抗化学腐蚀的材料制成。实际中经常用到的材料有钛等。由二个电极组成的测量电极被称为尔劳施（Kohlrausch）电极。

电导率的测量需要弄清两方面。一个是溶液的电导，另一个是溶液中1/A的几何关系，电导可以通过电流、电压的测量得到。这一测量原理在当今直接显示测量仪表中得到应用。

而K= L A

A——测量电极的有效极板

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1 cm组成电极时，此电极的常数K=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。0.1 mol/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糟糕的电极，它通过一次校准不能满足宽的测量范围的需要。`”电导池“（正确名称应该是”电导率电极“）由一对覆盖铂黑的铂片电极组成——不要试图”清洁“这对铂电极使之闪亮！铂黑覆盖层（精密隔开的铂）提供催化表面以快速将氢和氧再度结合为水——否则就会因为电流流过电极而形成气泡，而这将导致测量的不准确。

一个振荡电位施加于电极上，测量所产生的交流电流，由此，可以测量试样溶液的电阻。大多数电导率计都有一个固定的交流频率，但贵一些的电导率计可以允许使用者调整该频率（通常介于50 - 2000 Hz）以优化信号获得更稳定的读数。要先通过测量固定温度下已知组成的溶液（例如0.1 mol/L的氯化钾溶液）来校准电导池。

在传统研究中，测量的是电极的”电导池常数“（k）。”k"值受这对铂片电极的面积和间距影响。一对具有1 cm准确间距、每个面积为1 cm2的电极，其k = 1。更大面积和/或更小间距的电极对具有更小的k值，相反地，更小面积和/或更大间距的电极对则具有更大的k值。准确的k值需要通过测定已知电导率的校准溶液来测定。

在普通实验室中所使用的电导率电极k值通常约为1。而k=0.1的电极应用于非常低的离子浓度溶液（例如高纯水）中则更加有用，遇到非常高的离子浓度的溶液（例如海水），k = 10的电极则更有用。

稳定性：±0.1%（满度）±1个字（每小时）。

11．重量：380g（含电池）

12．体积：180×100×40mm

13．使用条件：

⑴环境温度：0～45℃

⑵相对湿度：≤85%

⑶供电：6F22 9V 电池二节

周围无强烈电磁场干扰。

三、工作原理

1、用电导电极测定溶液电导率时，电导率、电导值和电极常数三者之间的关系为：

电导率=电极常数×电导值

故只要在进行校正时，将仪器显示值调整到电极常数值，仪器就能直接显示被测电导率。测定时，只要将仪器所附的温度补偿电极与电导电极一起浸入被测液中，仪器就能进行自动温度补偿。补偿/一般"开关拨在"补偿"位置时，仪器就能进行自动温度补偿，直接显示25℃时的电导率；拨在"一般"位置时，则不起温度补偿作用，此时的显示值代表溶液所处实际温度下的电导率。46.电导率仪的结构原理是什么？

电导率的测量原理其实就是按欧姆定律测定平行电极间溶液部分的电阻。但是，当电流通过电极时，会发生氧化或还原反应，从而改变电极附近溶液的组成，产生“极化”现象，从而引起电导测量的严重误差。为此，采用高频交流电测定法，可以减轻或消除上述极化现象，因为在电极表面的氧化和还原迅速交替进行，其结果可以认为没有氧化或还原反应。

电导率仪由电导电极和电计（电子单元）组成。电计采用了适当频率的交流信号的方法，将信号放大处理后换算成电导率。电计中还可能装有与传感器相匹配的温度测量系统，能补偿到标准温度电导率的温度补偿系统、温度系数调节系统经及电导池常数调节系统，以及自动换档功能等。电导电极有时还装有热敏元件。

47.电导率仪有哪些种类，其用途和优缺点是什么？

电导率仪从使用用途分大致有笔形、便携式、实验室、工业用四种类型。

笔形电导率仪，一般制成单一量程，测量范围狭，为专用简便仪器。笔形还有制成TDS计，用于测量饮用水质量，盐度计测量汤（溶液）盐度等。

便携式和实验室电导率仪测量范围较广，为常用仪器，不同点是便携式采用直流供电，可携带到现场。实验室电导率仪测量范围广、功能多、测量精度高。

工业用电导率仪的特点是要求稳定性好、工作可靠，有一定的测量精度、环境适用能力强、抗干扰能力强，具有模拟输出、数字通迅、上下限报警和控制功能等。

48.如何解读电导率仪的精确度？

电导率仪的精确度，采用的是引用误差概念。它是将仪表量程中的满刻度值，乘以误差百分比。例如我们以1.0级的电导率仪为例，它的精确度指标为：基本误差±1%F.S±1个字，配套误差±1.5%F.S±1个字，它是什么意思呢？基本误差是指电导率仪电计部分的误差，配套误差是指电计和电极配套使用的误差。F.S是指电子单元各分档的满量程。例如对于0.0～199.9μS/cm量程档来说，基本误差为±1%*199.9±1个字≈±2.1μS/cm，配套误差为±

1.5%*199.9±1个字≈±3.1μS/cm，±1个字是指仪表分辨率的最后一位数。因此，电导率仪的误差概念，是对于一段量程档而言的，与实际使用中的绝对误差概念是不同的，这一点要引起注意，例如你测试一杯纯水的电导率值为10μS/cm，你不能理解为其中有3.1μS/cm为误差值。在一些分挡和连续刻度的仪表中一般都应用引用误差的概念，例如mV计也是如此。

49.电导率仪的温度补偿有何意义？

一定浓度的溶液，其电导率随温度的改变而改变，在作精密测量时应该保持恒温，也可在任意温度下测量，然后通进仪器的温度补偿系统，换算成25℃时的电导率，这样测量数值就可以比较。但是，由于各种不同种类，不同浓度的电导率温度系数各不相同，例如酸溶液的温度系数为（1.0～1.6）%/℃，碱溶液的温度系数为（1.8～2.2）%/℃，盐溶液的温度系数为（2.2～3.0）%/℃，天然水的温度系数为2.0%/℃，因此电导率测量的温度补偿问题比较复杂，或者可以认为这种温度补偿是不充分的，或有较大误差的。为此，有些电导率仪就不采用温度补偿电路，仪器测得的是当时温度下的电导率值。有温度补偿的电导率仪，若将温度补偿旋钮调至25℃时，仪器也无温度补偿作用，测量值为当时温度下的未经换算的电导率值。