電導(dǎo)率

水的電導(dǎo)率與其所含無(wú)機(jī)酸、堿、鹽的量有一定關(guān)系。當(dāng)它們的濃度較低時(shí)，電導(dǎo)率隨濃度的增大而增加，因此，該指標(biāo)常用于推測(cè)水中離子的總濃度或含鹽量。不同類型的水有不同的電導(dǎo)率。新鮮蒸餾水的電導(dǎo)率為0.5—2μS/cm，但放置一段時(shí)間后，因吸收了CO₂，增加到2—4μS/cm；超純水的電導(dǎo)率小于0.10μS/cm；天然水的電導(dǎo)率多在50—500μS/cm之間，礦化水可達(dá)500—1000μS/cm；含酸、堿、鹽的工業(yè)廢水電導(dǎo)率往往超過(guò)10000μS/cm；海水的電導(dǎo)率約為30000μS/cm。

（一）基本概念

電導(dǎo)（L）是電阻（R）的倒數(shù)。在一定條件（溫度、壓力等）下，導(dǎo)體的電阻除決定于物質(zhì)的本性外，還與其截面積和長(zhǎng)度有關(guān)。對(duì)截面積為A，長(zhǎng)度為l的均勻?qū)w，電阻（R）為：

式中：ρ——電阻率，是長(zhǎng)1cm，截面積為1cm²導(dǎo)體之電阻，其大小決定于物質(zhì)的本性。

據(jù)上式，導(dǎo)體的電導(dǎo)（L）可表示成下式：

對(duì)電解質(zhì)溶液，電導(dǎo)率系指相距1cm的兩平行電極間充以1cm³溶液所具有的電導(dǎo)。由上式可見(jiàn)，當(dāng)已知電極常數(shù)（Q），并測(cè)出溶液電阻（R）時(shí)，即可求出電導(dǎo)率。

電極常數(shù)常選用已知電導(dǎo)率的標(biāo)準(zhǔn)氯化鉀溶液測(cè)定。不同濃度氯化鉀溶液的電導(dǎo)率（25℃）列于表2-8。

溶液的電導(dǎo)率與其溫度、電極上的極化現(xiàn)象、電極分布電容等因素有關(guān)，儀器上一般都采用了補(bǔ)償或消除措施。

表2—8  不同濃度氯化鉀溶液的電導(dǎo)率

（二）電導(dǎo)儀

電導(dǎo)儀由電導(dǎo)池系統(tǒng)和測(cè)量?jī)x器組成。電導(dǎo)池是盛放或發(fā)送被測(cè)溶液的容器。在電導(dǎo)池中，裝有電導(dǎo)電極和感溫元件等。實(shí)驗(yàn)室常用平板形電極，如260型電導(dǎo)電極，是將兩片面積為5×10mm²的光滑鉑片或鍍鉑黑的鉑片熔貼在環(huán)形玻璃上而成，極間距離為6mm。光滑鉑電極用于測(cè)定低電導(dǎo)的溶液，鍍鉑黑的鉑電極用于測(cè)定電導(dǎo)較高的溶液。工業(yè)電導(dǎo)儀的電極多用不銹鋼或石墨做成筒狀或環(huán)狀；對(duì)于強(qiáng)腐蝕性介質(zhì)電導(dǎo)的測(cè)定，可使用非接觸式電極。

根據(jù)測(cè)量電導(dǎo)的原理不同，電導(dǎo)儀可分為平衡電橋式電導(dǎo)儀、電阻分壓式電導(dǎo)儀、電流測(cè)量式電導(dǎo)儀、電磁誘導(dǎo)式電導(dǎo)儀等。在此介紹前兩種電導(dǎo)儀。

1.平衡電橋式電導(dǎo)儀

其原理示于圖2-14（圖略）。R_x（電導(dǎo)池）和R₁、R₂、R₃組成四個(gè)橋臂，當(dāng)電橋調(diào)至平衡時(shí)，則下式成立。

式中：R₃、R₂——均為標(biāo)準(zhǔn)電阻，稱為倍率電阻，其比值可為0.1、1、10、100，以適應(yīng)不同測(cè)量范圍的要求；

R₁——帶刻度盤(pán)的標(biāo)準(zhǔn)可變電阻。

測(cè)量時(shí)，調(diào)節(jié)R₁，使電橋輸出端AB間電壓減小至零（由平衡指示器得知），則電橋達(dá)到平衡，故從R₁的刻度盤(pán)上可以讀出被測(cè)溶液的電阻（R_x）或電導(dǎo)（L_x）。

2.電阻分壓法電導(dǎo)儀

其原理示于圖2-15（圖略）。被測(cè)溶液電阻（R_x）與分壓電阻（R_m）串聯(lián)。接通外加電源后，構(gòu)成閉合回路，則R_m上的分壓（E_m）為：

由上式可知，因?yàn)檩斎腚妷海?span lang="EN-US">E）和分壓電阻（R_m）均為定值，則被測(cè)溶液的電阻（R_x）或電導(dǎo)（L_x）的變化必將引起輸出分壓（E_m）的相應(yīng)變化，所以通過(guò)測(cè)量E_m便可得知R_x或L_x。在實(shí)際儀器中，可直接讀出測(cè)量結(jié)果。

這種儀器適用于低濃度、高電阻溶液的測(cè)量。實(shí)驗(yàn)室廣泛使用的DDS-11型電導(dǎo)儀和DDS-11A型電導(dǎo)率儀就是依據(jù)這種原理設(shè)計(jì)的。

（三）測(cè)定要點(diǎn)

(1)開(kāi)啟電導(dǎo)儀電源開(kāi)關(guān)，預(yù)熱幾分鐘。

(2)按照儀器使用說(shuō)明測(cè)定電極常數(shù)，即于 25℃恒溫水浴上測(cè)定

計(jì)算出電極常數(shù)Q。因?yàn)?span lang="EN-US">25℃時(shí)0.01mol/L標(biāo)準(zhǔn)氯化鉀溶液的K=1413uS/cm，故Q=1413R_KCl。

(3)將水樣注入已沖洗干凈的電導(dǎo)池中，測(cè)其電阻（R_x）或電導(dǎo)（L_x），并同時(shí)記錄水溫。水樣的電導(dǎo)率（K^t_x）按下式計(jì)算：

如果用電導(dǎo)率儀測(cè)定，可直接讀出電導(dǎo)率。當(dāng)測(cè)定時(shí)水樣溫度不是25℃時(shí)，應(yīng)用下式換算成25℃時(shí)的電導(dǎo)率：

t──測(cè)定時(shí)的水樣溫度（℃）。

水樣采集后應(yīng)盡快測(cè)定。如含有粗大懸浮物質(zhì)、油和脂，干擾測(cè)定，應(yīng)過(guò)濾或萃取除去。