电导仪培训课件

电导仪培训课件主讲：车万军2013年1月9号议程电导理论电极分类电极安装维护保养横河电导的使用电导的概念电导测量的是溶液的导电能力测量总的离子浓度衍生：测量溶液中离子的总量反应某一特定酸、碱、盐的百分浓度OH-H+18.25or18.30MΩ@25℃Na+K+?-Cl-?+NO3-电导测量系统变送器：固定尺寸的电极上加交/直流电压；测量电流电极：电导常数与电极的物理尺寸有关。电缆：信号传输A-+V电导的基本公式--欧姆定律如果把电压U加在一长度为L，截面积为A的固体导体上，电流I取决于导体的电阻R。公式1：?-电导的基本公式--电阻率导体的电阻率ρ与几何特性成正比，也就是和长度L成正比，和截面积A成反比。公式2电阻率表征导体材料的特性ρ=LAR电导的基本公式--电导率导体的电导率κ与几何特性成正比，也就是和长度L成反比，和截面积A成正比。公式3κ=1/ρ（电导率是电阻率的倒数）

G为电导值，G=1/Rκ=LAG1cm0.1cm1cm1cm10cm1cm0.1常数常数为10.0电导常数=乘法器电导常数电极常数＝乘法器电导率和电阻率的单位

电导率：S/cm 1S/cm=1X103mS/cm=1X106μS/cm

电阻率：Ω-cm 1Ω-cm=1X10-3kΩ-cm=1X10-6MΩ-cm18.18MΩ-cm的超纯水的电导率为0.055μS/cm高浓度高电导率低电阻率低浓度

低电导率高电阻率浓度、电导率和电阻率的关系电导率/电阻率的本质电导率和电阻率都是表征导体性质的量，取决于溶液本身性质：溶液中离子的数量离子类型(如.Cl-,Na+)离子的迁移率=zi

ci

i

κ 为溶液的电导率(S/cm)zi 为离子所带的电荷数

ci

为每升的当量浓度λi

为每摩尔的西门子平方厘米当量电导

离子的电迁移和迁移数电解质溶液的电导靠离子，而离子总是成对出现，正离子与负离子，电导靠正、负两种离子的迁移完成电导。对1：1型电解质，惰性电极，Q＝4，其迁移现象如图：阳极阴极+++++++++++++++_______________－－－－+++______++++++++++++_____→→→←←←迁移速率相等离子迁移情况最后结果阳极阴极+++++++++++++++_______________－－－－++______+++++++++++++_____→→→←←←迁移速率不等离子迁移情况最后结果离子电迁移的规律1.通过溶液的总电量为正、负离子迁移电量之和。

如果正、负离子荷电量不等，如果电极本身也发生反应，情况就要复杂一些。3.中间部分浓度不变，两极浓度降低，正离子迁移快时，阴极浓度大；负离子迁移快时，阳极浓度大。离子迁移数的定义

把离子B迁移的电量与通过溶液的总电量之比称为该离子B的迁移数（transferencenumber）用符号tB表示。

由于正、负离子移动的速率不同，所带的电荷不等，因此它们在迁移电量时所分担的分数也不同。其定义式为：tB是量纲为1的量，数值上总小于1，且tB=1。离子的电迁移率

离子在电场中的运动速度，除了与离子本性、溶剂性质、溶液浓度及温度等因素有关外，还与电场强度有关。为了便于比较，将某离子在指定溶剂中电场强度为1V·m-1时的速度称为该离子的电迁移率，用符号U

表示，单位是m2·s-1·V-1.电导率和电阻率在25°C时测得;TDS表示为氯化钠(NaCl)100M10M1M100K10K1K100101超纯水无离子水蒸镏水冷凝水饮用水冷却水不同百分浓度的酸，碱，盐溶液废水盐水，海水用于工业处理的水5%盐2%NaOH20%HCl0.01.1110100100010k100k1000k0.0210.44.6464604.6k电导率TDSppm

电阻率 Ω-cm

µS/cm电导率/电阻率/TDS范围影响电导率的因素

电解质溶液电导率大小主要取决于两方面：离子的多少；离子的运动速度。外界条件的影响：

a.温度温度越高，离子的运动速度v越大，电导率越大；

b.溶剂粘度溶剂粘度越大，v越小，电导率越小离子本性：

a.水化离子半径r 半径r越大，则v越小，电导率越小

b.离子价数 离子价数越大，则v越大，电导率越大

c.特殊迁移方式 H＋、OH－是一般离子导电能力5－8倍电解质溶液浓度：浓度增加时，一方面，离子数增加；另一方面，由于弛豫效应、电泳效应，离子运动速度减小；2046810102030405060708090c/(mol.dm-3)/(S.m-1)HAcLiClKClKOHHCl电解质电导率与浓度的关系电导率与浓度的关系强电解质溶液的电导率随着浓度的增加，首先是增加，达到某一极大值，然后随浓度的增加反而下降。这是由于开始浓度增加时导电粒子数目增多故电导率增加，当浓度增加到一定程度以后，离子间的相互作用增强，使离子运动速度降低，其电导率反而下降。弱电解质溶液电导率随浓度变化不明显，因浓度增加使其电离度减小，溶液中真正起导电作用的粒子数目变化不大。中性盐由于受饱和溶解度的限制，浓度不能太高，如KCl。Vm=1mol/cm=/c单位间距单位立方体电导率摩尔电导率的定义摩尔电导率与浓度的关系

由于溶液中物质的量已给定，都为1mol。当浓度变化时，溶液的摩尔电导率的变化与以下两种因素有关。

①导电离子数目的变化②离子间的作用力的变化

不同的电解质，其摩尔电导率随浓度变化的规律也不相同。电解质水溶液m与浓度的关系0.200.40.6810c/(mol.dm-3)0.250.500.751.001.251.50m/(10-2S.m2.mol-1)

NaClNaAcHAc电导率/电阻率探头的种类2-电极探头测量高电阻率（或低电导率）介质，如超纯水电导率/电阻率探头的种类4-电极探头测量中高电导率介质，例如相分离过程电导率/电阻率探头的种类电感式电导探头测量高电导率介质，例如浓度检测2-电极结构内电极外电极绝缘体流通孔螺纹电缆2-电极电场内电极外电极

如果电极的机械形状发生变化会影响电场的分布，引起电极常数变化。使测量出现误差。2-电极测量原理在电极的两个极板1C和2C上加固定的电压U检测出电流为I结合输入的电导常数计算电导率/电阻率。UI1c2c2-电极局限－极化现象初始状态+--+----+++++-V直流电

V+-+-加电压后+++++-----离子云直流电

---------++++++优势：测量精度高4-电极电导探头结构电缆接头O-型圈驱动电极1驱动电极2紧固螺母测量电极4-电极电场!!4-电极测量原理

极化对其无影响，甚至电极体上部分被污染也无影响。

交流电压被加在电极1c和2c之间,产生电流环。

第二对电极(3b和4b)之间产生的电压被测量,由于采用了高阻抗的输入电流，实际上没有电压降。UI1c3b4b2c1c&2c 电流电极3b&4b 电压电极4-电极优势－消除极化+-V~4-电极++++++------+-交流电测量环测量范围宽4-电极电导探头的优点对电极金属表面条件要求不高。电极污染或结垢对其测量影响不大。

4-电极传感器不像2-电极传感器那样只有狭小的空间,其扁平设计的表面不易受介质污染。4-电极电导测量系统能在比较恶劣的环境中测量：电感式电导探头结构电缆O型圈线圈盒流通孔接收线圈发射线圈被测样品电感式电导探头测量原理

在发射线圈上施加低频交变电流，由于电磁感应在接收线圈上也产生交变电流，后者的大小与介质的电导率有关。类似于变压器的工作原理，被测介质相当于磁芯。交变电压变送器电感式电导探头的优点

本质抗污染无金属和被测溶液的接触可靠的高电导测量快速的温度响应2-电极电导探头的安装准备去掉运输保护帽附着少量颗粒，用蒸馏水或去离子水冲洗或浸泡5-10分钟。有油污或难去除的附着物，可用洗涤剂或1%的稀硝酸浸泡5-10分钟洗净沾附在电极上的油污、手印等其它污垢。然后去离子水冲洗干净即可安装使用2-电极电导探头的安装既可以消除气泡的影响，又可以避免固体渣的聚集。理想的安装方式1.入口2.出口3.气泡4.固体电极安装示意图√x2-电极电导探头的安装4-电极电导探头的安装流通式安装距离电极头部30cm处应留出一定空间，并要定期维护管道式安装4-电极电导探头的安装顶插式安装侧插式安装管道式安装电感式电导探头的安装电感式电导探头的管道安装电感式电极－推荐和不推荐安装和使用前的注意事项

电极安装时对着流体以免产生气泡影响其测量精度。若安装在垂直管道上时，被测样品应从下向上流动。使用之前，用蒸馏水或去离子水浸泡5-10分钟。可用洗涤剂或1%的稀硝酸洗净沾附在电极上的油污、手印等其它污垢。电极上的电极常数可能发生微小变化，若要求测量准确无误，必须校验电极。电导电极使用维护注意事项不要用纸去擦拭电极。可用软布小心地擦拭内部内极棒，以及同轴的外管（内表面和外表面），除去大多数污垢积淀。然后用清洁的温水淋洗传感器。用温水和洗涤剂/皂类配中等强度肥皂水浸泡数分钟，某些附着污垢可用棉签等去除；肥皂水难溶的0.5克/100毫升的稀硝酸来清洗(不超过5min)，然后在肥皂水中中和残余酸，然后用清洁的温水淋洗传感器。在清洗、重新安装后可能需要几分钟到几小时才能恢复到最初的测量值清洗操作间隔取决于过程溶液的特性，只能通过操作经验进行确定。Na+Cl-H+O-2~ACH+HOHOHH温度对电导率的影响

温度(°C)0.010.101.010.00102030405060708090100

电导率(µS/cm)0ppb129ppb40ppb395ppb840ppb1730ppb4390ppbNaCl浓度电导率&温度温度对电导率的影响温度对电导率的影响-5.0-4.0-3.0-2.0-1.00.01.02.03.04.05.00102030405060708090100

温度%误差

超纯水的线性补偿(2%/°C)

10µS的线性补偿(2%/°C)补偿误差离子电导温度补偿性能(0.1uS/cm)-25-20-15-10-505101520250102030405060708090100温度(°C)InstrumentAInstrumentBInstrumentCInstrumentDInstrumentE%误差温度对电导率的影响温度对电导率的影响温度每升高1℃电导率增加的程度可以用温度系数α来表示。对大多数溶液来说,温度系数大约为2%/℃超纯水具有自己的温度系数(2.3<α<7)并且是非线性的大多数测量都被补偿到25℃时的数值为什么要进行温度补偿常见的故障和处理方法确保电极与管壁有30mm的间距电极太靠近管道壁清洗电极电极污染不正确或不稳定的读数替换变送器或电极变送器不支持PT1000检查所有连接器与电缆线温度探针未连接无温度信号充分接触电极未与介质接触检查所有连接器与电缆线电缆线坏，接触不良屏幕无显示处理方法导致原因故障现象Proprietaryinfogoeshere…ＳＣ４０２ＧＳＣ２０２ＧＳＣ２０２Ｓ／ＳJＳＣ１００转换器相互匹配的传感器・４线式电导率计转换器・２点输出・电源规格：AC100V、AC115V、AC230V・报警输出４接点（含有1点Fail信号）・２量程外部接点切换（１：１０）・２线式电导率计变送器・一般用・具有USP23监测功能・可以显示电阻率（MΩ-cm)・HARTFFProfibus・２线式电导率计变送器・JIS本质安全防爆性能（i3aG4)

可以与安全栅

BARD800组合使用（/SJ)・ATEXCSAFM本质安全防爆・HARTFFProfibus・盘装型４线式电导率计转换器・电源规格：AC100～240V

尺寸：96X96mm・报警输出２接点（可以选择４接点输出）针型端子专用特点SC210G-ASC8SG-R31SC8SG-R61-TSC8SG-R61-FSC4ASC4ASC10XB传感器型号

测定范围

温度传感器

电极形式

SC210G-A0～200μS/cm热敏电阻(PB36)

2电极式SC210G-B0～20mS/cm热敏电阻(PB36)

2电极式SC211G0～1000mS/cmPt1000Ω

4电极式可选择O型端子针型端子电缆端子

传感器型号

测定范围

温度传感器

电极方式

SC8SG-R310～100μS/cm

Pt1000Ω

2电极式SC8SG-R61-T0～1000mS/cmPt1000Ω

2电极式SC8SG-R61-F0～1000mS/cmPt1000Ω

4电极式只限针型

端子电