Elektrijuhtivuse mõõtur: põhjalik juhend algajatele

Kvaliteedikontrolli, keskkonnaseire ja spetsialiseeritud tootmise tänapäevases kontekstis on vedeliku koostise täpne hindamine ülioluline.Elektrijuhtivus(EC) on põhiparameeter, mis annab olulise ülevaate lahustunud ioonse materjali kogukontsentratsioonist lahuses.elektrijuhtivuse mõõtja(EC-meeter) on selle omaduse kvantifitseerimiseks hädavajalik analüütiline instrument.

See põhjalik juhend on mõeldud nii professionaalidele kui ka algajatele, pakkudes põhjalikku ülevaadet EC-meetri põhimõtetest, funktsioonist, kalibreerimisest ja mitmekesistest rakendustest, tagades, et algajad saavad selle olulise mõõtmistehnika enesekindlalt oma töövoogu integreerida.

Sisukord:

1. Mis on elektrijuhtivus?

2. Mis on elektrijuhtivuse mõõtur?

3. Mis on elektrijuhtivuse mõõturi tööpõhimõte?

4. Mida mõõdab elektrijuhtivuse mõõtur?

5. Igasugused elektrijuhtivuse mõõturid

6. Kuidas kalibreerida elektrijuhtivuse mõõturit?

7. Elektrijuhtivuse mõõturi laialdased rakendused

8. Mis vahe on elektrijuhtivuse mõõturil ja pH-meetril?

I. Mis on elektrijuhtivus?

Elektrijuhtivus(κ) on aine võime mõõt elektrivoolu edastada. Vesilahustes ei saavutata seda ülekannet mitte vabade elektronide abil (nagu metallides), vaid lahustunud ioonide liikumise teel. Kui soolad, happed või alused lahustuvad vees, dissotsieeruvad nad positiivselt laetud katioonideks ja negatiivselt laetud anioonideks. Need laetud osakesed võimaldavad lahusel elektrit juhtida.

Üldiselt defineeritakse juhtivust (σ) matemaatiliselt kui takistuse (ρ) pöördväärtust, mis näitab materjali võimet juhtida elektrivoolu (σ = 1/ρ).

Lahuste puhul sõltub juhtivus otseselt ioonide kontsentratsioonist; lihtsalt öeldes,Liikuvate ioonide suurem kontsentratsioon põhjustab otseselt suuremat juhtivust.

Kuigi juhtivuse rahvusvaheline standardühik (SI-ühik) on Siemens meetri kohta (S/m), siis praktilistes rakendustesmeeldibvee kvaliteedi analüüsja laborianalüüsi tulemused on mikro-Siemensi sentimeetri kohta (µS/cm) või milli-Siemensi sentimeetri kohta (mS/cm) väärtused.levinum ja laialdasemalt kasutatav.

II. Mis on elektrijuhtivuse mõõtur?

An elektrijuhtivuse mõõtjaon täpne analüütiline seade, mis on loodud lahuse juhtivuse mõõtmiseks ning mis töötab elektrivälja rakendamise ja tekkiva voolu kvantifitseerimise teel.

Tavaliselt koosneb seade kolmest peamisest funktsionaalsest üksusest:

1. Juhtivusandur (sond/elektrood):See on andur, mis puutub kokku sihtlahusega. See sisaldab kahte või enamat elektroodi (sageli plaatinast, grafiidist või roostevabast terasest), mis on eraldatud fikseeritud vahekaugusega.

2. Mõõteseade:See on elektrooniline komponent, mis genereerib ergastuspinget (vahelduvvoolu) ja töötleb anduri signaali.

3. Temperatuuriandur:See vajalik komponent on sageli sondi sisse integreeritud, et mõõta proovi temperatuuri täpse kompenseerimise saavutamiseks.

EC-meeter annab olulisi andmeid protsesside haldamiseks, kus lahustunud tahkete ainete kontsentratsioon on kriitilise tähtsusega, näiteks vee puhastamine ja keemiatööstus.

III. Mis on elektrijuhtivuse mõõturi tööpõhimõte?

Mõõtmispõhimõte tugineb juhtivuse ja takistuse vahelisele seosele, mida vahendab fikseeritud geomeetria. Uurime siin koos peamisi mõõtmisetappe:

1. Vahelduvpinge rakendus:Mõõteseade rakendab sondi kahele elektroodile täpset ja teadaolevat vahelduvvoolu (AC), mis hoiab ära elektroodide pindade polariseerumise ja halvenemise.

2. Voolu mõõtmine:Elektrijuhtivuse mõõtur mõõdab lahusest läbi voolava voolu suurust (I) ja see vool on proportsionaalne liikuvate ioonide kontsentratsiooniga.

3. Juhtivuse arvutamine:Kahe plaadi vahelise lahuse elektrijuhtivus (G) arvutatakse Ohmi seaduse ümberkorraldatud vormi abil: G = I/V.

4. Juhtivuse määramine:Erijuhtivuse (κ) saamiseks korrutatakse mõõdetud juhtivus (G) sondi rakukonstandiga (K): κ = G · K. Rakukonstant (K) on fikseeritud geomeetriline tegur, mis on määratletud elektroodide vahelise kauguse (d) ja nende efektiivse pindala (A) abil, K = d/A.

Juhtivus on temperatuurile väga tundlik; 1 °C tõus võib näitu tõsta umbes 2–3%. Tulemuste globaalse võrreldavuse tagamiseks kasutavad kõik professionaalsed EC-meetrid automaatset temperatuuri kompenseerimist (ATC).

Mõõteseade seob mõõdetud juhtivuse väärtuse standardtemperatuuriga, tavaliselt 25 °C, kasutades määratletud temperatuurikoefitsienti, tagades, et esitatud väärtus on täpne olenemata proovi tegelikust temperatuurist mõõtmise ajal.

IV. Mida mõõdab elektrijuhtivuse mõõtur?

Kuigi EC-meetri põhiväljund onElektrijuhtivus, seda näitu kasutatakse rutiinselt muude kriitiliste veekvaliteedi parameetrite kvantifitseerimiseks või hindamiseks mitmesugustes tööstusettevõtetes:

1. Elektrijuhtivus (EC):Otsene mõõtmine, mis esitatakse ühikutes µS/cm või mS/cm.

2. Lahustunud tahkete ainete koguhulk (TDS): Käibemaksukohustuslanetähistab lahustunud orgaanilise ja anorgaanilise aine kogumassi vee mahuühiku kohta, mida tavaliselt väljendatakse mg/l või miljondikosades (ppm). Kuna EC on tugevas korrelatsioonis ioonide sisaldusega (TDS-i suurim osa), saab EC-meeter anda hinnangulise TDS-i väärtuse, kasutades teisendustegurit (TDS-tegur), mis on tavaliselt vahemikus 0,5 kuni 0,7.

3. Soolsus:Riimvee, merevee ja tööstuslike soolvee puhul on EC soolsuse peamine määraja, mis on kõigi vees lahustunud soolade kogukontsentratsioon, mida tavaliselt väljendatakse PSU-des (praktilised soolsuse ühikud) või tuhandeosades.

V. Igasugused elektrijuhtivuse mõõturid

Erinevate konfiguratsioonidega EC-meetrid on konstrueeritud vastama täpsuse, mobiilsuse ja pideva jälgimise erinõuetele ning siin on needseetavalinejuhtivuse tüübidmeetrideton sageli näha industriaalsetes stseenides:

VI. Kuidas kalibreerida elektrijuhtivuse mõõturit?

Regulaarne kalibreerimine on kohustuslik iga EC mõõtesüsteemi täpsuse ja töökindluse säilitamiseks. Kalibreerimine standardiseerib mõõturi reaktsiooni teadaolevatele väärtustele, kontrollides elemendi konstanti (K).

Standardne kalibreerimisprotseduur:

1. Standardvalik:Valige sertifitseeritudjuhtivuse standardlahus(nt kaaliumkloriidi (KCl) lahused teadaolevate väärtustega, näiteks 1413 µS/cm või 12,88 mS/cm), mis jääb teie eeldatava proovivahemiku piiresse.

2. Sondi ettevalmistamine:Loputage elektroodi põhjalikult deioniseeritud (DI) veega ja seejärel pinna konditsioneerimiseks väikese koguse standardlahusega. Kuivatage ebemevaba paberiga; ärge pühkige agressiivselt.

3. Mõõtmine:Kastke sond täielikult standardlahusesse, veendudes, et elektroodide pindade lähedale ei jääks õhumulle. Laske temperatuuril stabiliseeruda.

4. Reguleerimine:Käivitage arvesti kalibreerimisfunktsioon. Seade loeb automaatselt stabiliseeritud väärtuse ja reguleerib sisemiselt oma parameetreid (või palub kasutajal sisestada teadaoleva standardväärtuse).

5. Kontrollimine:Suure täpsusega tööde puhul kontrollige kalibreerimist teise, erineva standardlahusega.

VII. Elektrijuhtivuse mõõturi laialdased rakendused

EC mõõtmise rakendused on laialt levinud ja kriitilise tähtsusega erinevates sektorites:

1. Vee puhastamine:Pöördosmoosi (RO) ja deionisatsioonisüsteemide efektiivsuse jälgimine. Ülipuhta vee juhtivus on selle kvaliteedi otsene mõõt (madal µS/cm näitab kõrget puhtusastet).

2. Keskkonnateadus:Looduslike veekogude (jõed, järved, põhjavesi) üldise tervise ja soolsuse hindamine, mida sageli kasutatakse võimaliku reostuse või mineraalide äravoolu indikaatorina.

3. Põllumajandus ja aiandus:Kontrolliminetoitainelahuse kontsentratsioonhüdropoonikas ja väetamises. Taimede tervis on otseselt seotud toitevee EC-tasemega.

4. Tööstusprotsesside juhtimine:Jahutustornide ja katelde läbipuhumistsüklite reguleerimine katlakivi ja korrosiooni vältimiseks, hoides lahustunud tahkete ainete kontsentratsiooni vastuvõetavates piirides.

5. Toit ja jook:Kvaliteedikontroll, mida kasutatakse koostisosade kontsentratsiooni mõõtmiseks (nt sool soolvees või happe kontsentratsioon jookides).

VIII. Mis vahe on elektrijuhtivuse mõõturil ja pH-meetril?

Kuigi mõlemad on vedelike analüüsimisel olulised tööriistad, on EC-meeter jathepH-meetermõõdetudureLahenduse põhimõtteliselt erinevad omadused:

Põhjalikus veeanalüüsis on mõlemad parameetrid vajalikud. Näiteks kui kõrge juhtivus näitab, et vees on palju ioone, siis pH näitab, kas need ioonid põhjustavad peamiselt happelisust või leeliselisust.