电导率的测定

电导率是以数字表示溶液传导电流的能力。水的电导率与其所含无机酸、碱、盐的量有一定的关系，当它们的浓度较低时，电导率随着浓度的增大而增加，因此，电导率的测定结果可用于推测水中离子的总浓度或含盐量。

电导率与水的硬度

水溶液的电导率直接和溶解固体量浓度成正比，而且固体量浓度越高，电导率越大。电导率和溶解固体量浓度的关系近似表示为：1.4μS/cm=1ppm或2μS/cm=1ppm(每百万单位CaCO3)。利用电导率仪或总固体溶解量计可以间接得到水的总硬度值，如前述，为了近似换算方便，1μs/cm电导率 = 0.5ppm硬度

1、水质硬度单位换算

硬度单位 ppm 德国硬度法国硬度英国硬度

1ppm = 1.000ppm 0.0560 0.1 0.0702

1德国硬度= 17.847ppm 1 1.7847 1.2521

1法国硬度= 10.000ppm 0.5603 1 0.7015

1英国硬度= 14.286ppm 0.7987 1.4285 1

2、但是需要注意：

(1)以电导率间接测算水的硬度，其理论误差约20-30ppm

(2)溶液的电导率大小决定分子的运动，温度影响分子的运动，为了比较测量结果，测试温度一般定为20℃或25℃

(3)采用试剂检测可以获取比较准确的水的硬度值。

溶解于水的酸、碱、盐电解质，在溶液中解离成正、负离子，使电解质溶液具有导电能力，其导电能力大小可用电导率表示。电解质溶液的电导率，通常是用两个金属片(即电极)插入溶液中，测量两极间电阻率大小来确定。电导率是电阻率的倒数，其定义是电极截面积为1cm2，极间距离为1cm时，该溶液的电导。电导率的单位为西/厘米(S/cm)。在水分析中常用它的百万分之一即微西/厘米( S/cm)表示水的电导率。溶液的电导率与电解质的性质、浓度、溶液温度有关。一般情况下，溶液的电导率是指25℃时的电导率。

电导率的测定方法

度量物体导电能力大小的物理量叫电导G，它与电阻R互为倒数G=1/R=I/E（其中I：通过导体的电流；E：两电极间的电位差）。

R = ρ*L/A，ρ称为电阻率表示A=1m2，L=1m的立方体导体所具有的电阻。

G= 1/ρ*A/L=κ*A/L，其中κ称为电导率，它表示A=1m2，L=1m的立方体液柱所具有的电导。G的单位为西（符号S，即Ω-1），κ 的单位为西· 米-1 。（符号为S· m-1）。

电解质溶液的电导率不仅与电解质的本性、溶剂的性质和温度有关，而且与溶液的浓度有关，因此电导率常作为溶液含盐量和纯水和蒸汽品质的重要指标；以测定电解质溶液的电导为基础的分析方法称为电导分析法。电导率的测量受温度、电极常数和交流电源频率等因素的影响。

关于电导的测量方法有直流测量法及交流测量法,并且以后者为主,目前,交流电导率测量法所使用的传感器主要有两电极和四电极。

1、交流电导测定法

两电极测量原理如图1所示,电导率的测量过程中,两电极间加上恒定振幅的电压信号,电极上流经一定的电流Ix,电流大小取决于溶液中所含离子的数量、离子的电荷数及迁移率,被测介质的电导率与运算放大器的输出电压成正比。实际上,这种测量方法在测量低电阻(<1kΩ),如果采用的交流测量信号频率过低,则由于测量电源含有一定的直流分量,会产生极化效应。

电导率测定原理图

因此对低电阻即高电导率测量应该采用较高的测量频率,使电极表面的氧化和还原反应迅速交替进行,以减少或消除极化效应对电导测量带来的误差。而在测量低电导率即高电阻时,由于电导池电容的影响,导致测量的交流信号频率不能过高,否则容抗也将给测量带来较大的误差。

四电极法测量的原理如图2所示,其中b、b'为电流电极,a、a'为电压电极,G为正弦波信号电压发生器。由于集成运放A的输入阻抗足够高,所以流经电压电极a、a'的电流近似为零,这样就使得测量电极a、a'上就不会产生极化电压,从而消除了极化电压对测量的影响。

2、纯水电导率的测量

测量电导率较高（电阻率较小）的水样，电极表面极化电阻的影响较大，因此采用较高频率的测量电源，通过微分电容的短路作用，消除电极表面极化电阻的影响；用高频交流电源，使CDL1、CDL2和Cp的容抗XC1、XC2和XCp降低，将使测量误差增加；用低频交流电源，使CDL1、CDL2和Cp的容抗XC1、XC2和XCp增大，同时，测量电导率很小（电阻率很大）的水样，电极表面极化电阻的影响较小可忽略，从而XC1与Z1并联、 XC2与Z2并联的值都很小，使用电导池常数小的电极，可以使RSOL值增大，以减小测量误差。