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Sension5便攜式電導儀的測試原理和應用
發布時間：2017-09-01
Sension5便攜式電導、鹽度及溶解性總固體儀(簡稱Sension5便攜式電導儀),是一款由美國HACH公司開發研制的適合于實驗室和野外測試使用的電化學儀器.該儀器只需一個電極即可實現溫度、電導率、鹽度及總溶解性固體濃度四種參數的測量,并且可以自動處理復雜而費時的校正和測量過程,避免了對電導率常數進行重復調節的工作.此外,儀器本身具有數據存儲功能,可通過HachLinkTM軟件將數據下載至計算機或連接打印機后進行數據輸出.
Sension5便攜式電導儀測定電導率和鹽度采用的是標準方法,而測定TDS值是根據溶液電導率轉化而得.本文以某地區的地下水樣為例,介紹了Sension5便攜式電導儀測定電導率、TDS和鹽度的原理、工作方式、操作方法和實際應用情況,并與標準稱量法(105℃±3℃)測定TDS的結果進行比較,同時分析了其測量范圍和精度.
1測量原理
1. 1電導率測量原理
電導率指一種物質的導電能力.當對溶液施加電壓時,溶液中的陰陽離子會向與之極性相反的電極移動,產生電流.電流的大小與離子的移動速度有關,而離子的移動速度又受溶劑性能(溫度、黏度)和離子的物理學性能(大小、電荷、濃度)的影響.當溫度升高時,離子移動就會加速,產生較大的電流;而黏度升高時,離子移動則變慢,產生較小的電流[1-4].測量液體的電導率時,將一個傳感器(探頭)放入電解質溶液中,傳感器由兩個具有一定尺寸、間隔一定距離的電極組成,電導率即為其電極間電壓與電流的比率.如果兩個電極間的距離縮小或加大均會改變電導率值.理論上講,電導率測量元件包括兩個1 cm2的電極表面,并且兩電極相距1 cm.電極常數定義為電極的距離(d)、電極面積(A)、邊緣效應(AR)的比值。
一般來說,電導率測量元件的實際電極常數(K)是根據某一已知電導率的標準溶液的測量值來確定的,被測溶液的電導率則為測出的電導乘以電極常數(K)所得到.如果溫度改變,溶液的電導率也會改變.為了精確,所有需要測定的值必須根據溶液的溫度進行修正.溶液的溫度補償電導率是指溶液在參比溫度下(25℃或20℃)所表現出的電導率.
1. 2TDS測量理論
一般來講,實驗室測量TDS的標準方法為稱量法,具體參照GB57750-85《生活飲用水標準檢驗方法》[1]. Sension5便攜式電導儀測定TDS值時首先將不同溫度、不同濃度的NaCl標準溶液具有的電導率數據儲存于儀器中,然后將樣品具有的電導率及溫度與存儲在儀器內的數據相比較,以mg/LNaCl的形式輸出樣品的TDS值.
1. 3鹽度測量理論
鹽度反映了溶液中溶解性鹽份的含量,用于描述海水、自然和工業用水的指標,其大小通常采用實用鹽標來表示.采用標準稱量法配成濃度為32. 435 7‰的KCl溶液作為鹽度的準確參考標準,并規定其鹽度值為35‰.溶液的鹽度通過在一個標準大氣壓、15℃下,樣品與實用鹽標的電導率相比得到。
C樣品、C鹽標―――分別代表樣品、實用鹽標的電導率.
Sension5便攜式電導儀測量鹽度值是根據溶液的電導率值并按照標準轉化為鹽度的.
2儀器工作方式及方法
2. 1設置菜單
Sension5便攜式電導儀有一個“設置”菜單功能項,按SETUP鍵即可進入.屏幕上將顯示箭頭圖標,按向上及向下箭頭鍵在所需選項間滾動,然后按ENTER鍵進入該選項后進行設置,按EXIT鍵退出菜單。
2. 2儀器校正
使用已知電導率的NaCl標準液.儀器出廠設置為使用25℃時電導率為1000 uS/cm或18 mS/cm的NaCl標準液.此外,也可通過鍵盤輸入其它已知電導率值的標準液.儀器在校準過程中使用非線性溫度系數來修正測量結果.如果不是使用以氯化鈉為基準的標準液(例如, 53 mS/cm的標準液),則要使校準溫度盡量接近25℃,以保證最高的準確度.
2. 3測量
測量水樣時,將探頭放入樣品中,確保探頭尾端的開槽完全浸沒.用探頭攪動樣品5~10 s鐘,以驅除尾端開槽中可能存在的氣泡. (1)按鍵盤上的COND鍵,儀器顯示結果即為當前所測樣品的電導率值; (2)按鍵盤上的TDS鍵,儀器將根據當前的電導測量值顯示TDS值; (3)按鍵盤上的SAL鍵,儀器顯示結果為所測樣品的鹽度值.
3應用實例分析
本實例選擇某地區的高礦化度地下水為測試水樣,把水樣與淡水按照不同比例混合后,利用Sension5便攜式電導儀測定混合水樣的電導率、TDS和鹽度值.同時用稱量法(105℃±3℃)測定混合水樣的TDS值。
水樣的電導率與TDS、sal關系見圖1.從表2和圖1中可以看出: (1)各水樣采用儀器法和稱量法測定的TDS值基本一致,當0. 9 g/L 差范圍內,說明Sension5儀器法測定TDS值可行且測量范圍廣; (2)各水樣采用Sension5便攜式電導儀測定的TDS和鹽度都是根據電導率校正所得,相關系數都為γ=1. 0,該儀器能很好地應用于TDS值和鹽度的測定.
4結束語
(1)儀器法和稱量法測定水樣TDS值基本一致,誤差小,說明該儀器測定TDS可行.
(2)Sension5便攜式電導儀能簡便快速地測定水樣的電導率、TDS和鹽度.測試結果精度高、測量范圍廣,可應用于野外和室內水樣的測定.
摘自：中國計量測控網
