電導率

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

（一）基本概念

電導（L）是電阻（R）的倒數(shù)。在一定條件（溫度、壓力等）下，導體的電阻除決定于物質的本性外，還與其截面積和長度有關。對截面積為A，長度為l的均勻導體，電阻（R）為：

式中：ρ——電阻率，是長1cm，截面積為1cm²導體之電阻，其大小決定于物質的本性。

據(jù)上式，導體的電導（L）可表示成下式：

對電解質溶液，電導率系指相距1cm的兩平行電極間充以1cm³溶液所具有的電導。由上式可見，當已知電極常數(shù)（Q），并測出溶液電阻（R）時，即可求出電導率。

電極常數(shù)常選用已知電導率的標準氯化鉀溶液測定。不同濃度氯化鉀溶液的電導率（25℃）列于表2-8。

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

表2—8  不同濃度氯化鉀溶液的電導率

（二）電導儀

電導儀由電導池系統(tǒng)和測量儀器組成。電導池是盛放或發(fā)送被測溶液的容器。在電導池中，裝有電導電極和感溫元件等。實驗室常用平板形電極，如260型電導電極，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。光滑鉑電極用于測定低電導的溶液，鍍鉑黑的鉑電極用于測定電導較高的溶液。工業(yè)電導儀的電極多用不銹鋼或石墨做成筒狀或環(huán)狀；對于強腐蝕性介質電導的測定，可使用非接觸式電極。

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

1.平衡電橋式電導儀

其原理示于圖2-14（圖略）。R_x（電導池）和R₁、R₂、R₃組成四個橋臂，當電橋調至平衡時，則下式成立。

式中：R₃、R₂——均為標準電阻，稱為倍率電阻，其比值可為0.1、1、10、100，以適應不同測量范圍的要求；

R₁——帶刻度盤的標準可變電阻。

測量時，調節(jié)R₁，使電橋輸出端AB間電壓減小至零（由平衡指示器得知），則電橋達到平衡，故從R₁的刻度盤上可以讀出被測溶液的電阻（R_x）或電導（L_x）。

2.電阻分壓法電導儀

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

由上式可知，因為輸入電壓（E）和分壓電阻（R_m）均為定值，則被測溶液的電阻（R_x）或電導（L_x）的變化必將引起輸出分壓（E_m）的相應變化，所以通過測量E_m便可得知R_x或L_x。在實際儀器中，可直接讀出測量結果。

這種儀器適用于低濃度、高電阻溶液的測量。實驗室廣泛使用的DDS-11型電導儀和DDS-11A型電導率儀就是依據(jù)這種原理設計的。

（三）測定要點

(1)開啟電導儀電源開關，預熱幾分鐘。

(2)按照儀器使用說明測定電極常數(shù)，即于 25℃恒溫水浴上測定

計算出電極常數(shù)Q。因為25℃時0.01mol/L標準氯化鉀溶液的K=1413uS/cm，故Q=1413R_KCl。

(3)將水樣注入已沖洗干凈的電導池中，測其電阻（R_x）或電導（L_x），并同時記錄水溫。水樣的電導率（K^t_x）按下式計算：

如果用電導率儀測定，可直接讀出電導率。當測定時水樣溫度不是25℃時，應用下式換算成25℃時的電導率：

t──測定時的水樣溫度（℃）。

水樣采集后應盡快測定。如含有粗大懸浮物質、油和脂，干擾測定，應過濾或萃取除去。