Elektros laidumo matuoklis: išsamus vadovas pradedantiesiems

Šiuolaikiniame kokybės kontrolės, aplinkos monitoringo ir specializuotos gamybos kontekste gebėjimas tiksliai įvertinti skysčių sudėtį yra nepaprastai svarbus.Elektros laidumas(EC) yra pagrindinis parametras, suteikiantis svarbią informaciją apie bendrą ištirpusios joninės medžiagos koncentraciją tirpale.elektros laidumo matuoklis(EC matuoklis) yra nepakeičiamas analitinis prietaisas, naudojamas šiai savybei kiekybiškai įvertinti.

Šis išsamus vadovas skirtas tiek profesionalams, tiek pradedantiesiems, jame pateikiamas išsamus EC matuoklio principų, funkcijų, kalibravimo ir įvairių pritaikymų suskirstymas, užtikrinant, kad pradedantieji galėtų užtikrintai integruoti šią esminę matavimo techniką į savo darbo eigą.

Turinys:

1. Kas yra elektrinis laidumas?

2. Kas yra elektros laidumo matuoklis?

3. Koks yra elektros laidumo matuoklio veikimo principas?

4. Ką matuoja elektros laidumo matuoklis?

5. Visų rūšių elektros laidumo matuokliai

6. Kaip kalibruoti elektros laidumo matuoklį?

7. Platus elektros laidumo matuoklio pritaikymas

8. Kuo skiriasi elektrinio laidumo matuoklis ir pH matuoklis?

I. Kas yra elektrinis laidumas?

Elektros laidumas(κ) yra medžiagos gebėjimo praleisti elektros srovę matas. Vandeniniuose tirpaluose šis perdavimas pasiekiamas ne laisvaisiais elektronais (kaip metaluose), o ištirpusių jonų judėjimu. Kai druskos, rūgštys arba bazės ištirpsta vandenyje, jos disocijuoja į teigiamai įkrautus katijonus ir neigiamai įkrautus anijonus. Šios įkrautos dalelės leidžia tirpalui praleisti elektros srovę.

Apskritai laidumas (σ) matematiškai apibrėžiamas kaip varžos (ρ) atvirkštinė vertė, rodanti medžiagos gebėjimą praleisti elektros srovę (σ = 1/ρ).

Tirpalų laidumas tiesiogiai priklauso nuo jonų koncentracijos; tiesiog,Didesnė mobiliųjų jonų koncentracija tiesiogiai lemia didesnį laidumą.

Nors standartinis tarptautinis laidumo vienetas (SI vienetas) yra simenas metrui (S/m), praktiniame pritaikymepatinkavandens kokybės analizėir laboratorinės analizės metu mikro-Siemensų centimetre (µS/cm) arba mili-Siemensų centimetre (mS/cm) vertės yradažnesnis ir plačiau naudojamas.

II. Kas yra elektros laidumo matuoklis?

An elektros laidumo matuoklisyra tikslus analitinis prietaisas, sukurtas tirpalo laidumui matuoti, kuris veikia pritaikydamas elektrinį lauką ir kiekybiškai įvertindamas susidarantį srovės srautą.

Įrankis paprastai susideda iš trijų pagrindinių funkcinių vienetų:

1. Laidumo celė (zondas / elektrodas):Tai jutiklis, kuris liečiasi su tiksliniu tirpalu. Jį sudaro du ar daugiau elektrodų (dažnai pagamintų iš platinos, grafito arba nerūdijančio plieno), atskirtų fiksuotu atstumu.

2. Skaitiklio blokas:Tai elektroninis komponentas, kuris generuoja sužadinimo įtampą (kintamoji srovė) ir apdoroja jutiklio signalą.

3. Temperatūros jutiklis:Šis būtinas komponentas dažnai integruojamas į zondą, kad būtų galima išmatuoti mėginio temperatūrą ir tiksliai kompensuoti.

EC matuoklis teikia esminius duomenis, reikalingus procesams, kuriuose ištirpusių kietųjų dalelių koncentracija yra kritinė, pavyzdžiui, vandens valymui ir chemijos gamybai, valdyti.

III. Koks yra elektros laidumo matuoklio veikimo principas?

Matavimo principas remiasi laidumo ir varžos santykiu, kurį lemia fiksuota geometrija. Čia kartu panagrinėkime pagrindinius matavimo veiksmus:

1. Kintamosios įtampos taikymas:Matuoklis taiko tikslią, žinomą kintamosios srovės (AC) įtampą tarp dviejų zondo elektrodų, kuri apsaugo nuo elektrodų paviršių poliarizacijos ir degradacijos.

2. Srovės matavimas:Elektros laidumo matuoklis matuoja srovės stiprumą (I), tekantį per tirpalą, ir ši srovė yra proporcinga mobiliųjų jonų koncentracijai.

3. Laidumo skaičiavimas:Tirpalo elektrinis laidumas (G) tarp dviejų plokščių apskaičiuojamas naudojant pertvarkytą Omo dėsnio formą: G = I/V.

4. Laidumo nustatymas:Norint gauti savitąjį laidumą (κ), išmatuotas laidumas (G) dauginamas iš zondo celės konstantos (K): κ = G · K. Celės konstanta (K) yra fiksuotas geometrinis koeficientas, apibrėžiamas atstumu (d) tarp elektrodų ir jų efektyviu paviršiaus plotu (A), K = d/A.

Laidumas yra labai jautrus temperatūrai; 1 °C padidėjimas gali padidinti rodmenį maždaug 2–3 %. Siekiant užtikrinti rezultatų palyginamumą visame pasaulyje, visi profesionalūs EC matuokliai naudoja automatinį temperatūros kompensavimą (ATC).

Matuoklis išmatuotą laidumo vertę susieja su standartine temperatūra, paprastai 25 °C, naudodamas apibrėžtą temperatūros koeficientą, užtikrindamas, kad pranešta vertė būtų tiksli, nepriklausomai nuo faktinės mėginio temperatūros matavimo metu.

IV. Ką matuoja elektros laidumo matuoklis?

Nors EC skaitiklio pagrindinis išėjimas yraElektros laidumasšis rodmuo įprastai naudojamas kitų svarbių vandens kokybės parametrų kiekybiniam įvertinimui arba įvertinimui įvairiose pramonės įmonėse:

1. Elektros laidumas (EC):Tiesioginis matavimas, pateikiamas µS/cm arba mS/cm.

2. Bendras ištirpusių kietųjų dalelių kiekis (TDS): TDSreiškia bendrą ištirpusių organinių ir neorganinių medžiagų masę vandens tūrio vienete, paprastai išreiškiamą mg/l arba milijoninėmis dalimis (ppm). Kadangi EC yra stipriai koreliuojama su jonų kiekiu (didžiausia TDS dalis), EC matuoklis gali pateikti apskaičiuotą TDS vertę naudodamas konversijos koeficientą (TDS faktorių), kuris paprastai svyruoja nuo 0,5 iki 0,7.

3. Druskingumas:Sūringam vandeniui, jūros vandeniui ir pramoniniam sūrymui pagrindinis druskingumo veiksnys yra EC, kuris yra bendra visų vandenyje ištirpusių druskų koncentracija, paprastai nurodoma PSU (praktiniais druskingumo vienetais) arba tūkstantosiomis dalimis.

V. Visų rūšių elektros laidumo matuokliai

Įvairių konfigūracijų EC skaitikliai yra sukurti taip, kad atitiktų konkrečius tikslumo, mobilumo ir nuolatinio stebėjimo reikalavimus, ir čia yratasdažnaslaidumo tipaimetraikaddažnai matomi įvairiose industrinėse scenose:

VI. Kaip kalibruoti elektros laidumo matuoklį?

Reguliarus kalibravimas yra būtinas norint išlaikyti bet kurios EC matavimo sistemos tikslumą ir patikimumą. Kalibravimo metu standartizuojamas matuoklio atsakas į žinomas vertes, patikrinant celės konstantą (K).

Standartinė kalibravimo procedūra:

1. Standartinis pasirinkimas:Pasirinkite sertifikuotąlaidumo standartinis tirpalas(pvz., kalio chlorido (KCl) tirpalai, kurių vertės žinomos, pvz., 1413 µS/cm arba 12,88 mS/cm), kuris apima jūsų numatomą mėginio diapazoną.

2. Zondo paruošimas:Kruopščiai nuplaukite elektrodą dejonizuotu (DI) vandeniu, o tada nedideliu kiekiu standartinio tirpalo, kad paviršius būtų kondicionuojamas. Nusausinkite nepūkuotu popieriumi; nevalykite agresyviai.

3. Matavimas:Visiškai panardinkite zondą į standartinį tirpalą, užtikrindami, kad šalia elektrodų paviršių neliktų oro burbuliukų. Leiskite temperatūrai stabilizuotis.

4. Koregavimas:Įjunkite skaitiklio kalibravimo funkciją. Prietaisas automatiškai nuskaitys stabilizuotą vertę ir viduje pakoreguos savo parametrus (arba paragins vartotoją įvesti žinomą standartinę vertę).

5. Patikrinimas:Didelio tikslumo darbams patikrinkite kalibravimą naudodami antrą, skirtingą standartinį tirpalą.

VII. Platus elektros laidumo matuoklio taikymas

EK matavimo taikymas yra plačiai paplitęs ir labai svarbus įvairiuose sektoriuose:

1. Vandens valymas:Atvirkštinio osmoso (RO) ir dejonizacijos sistemų efektyvumo stebėjimas. Itin gryno vandens laidumas yra tiesioginis jo kokybės matas (mažas µS/cm rodo didelį grynumą).

2. Aplinkos mokslas:Natūralių vandens telkinių (upių, ežerų, gruntinio vandens) bendros būklės ir druskingumo vertinimas, dažnai naudojamas kaip galimos taršos ar mineralų nuotėkio rodiklis.

3. Žemės ūkis ir sodininkystė:Kontroliuojantmaistinių medžiagų tirpalo koncentracijaHidroponikoje ir tręšime. Augalų sveikata yra tiesiogiai susijusi su maitinamojo vandens EB lygiu.

4. Pramoninių procesų valdymas:Aušinimo bokštų ir katilų prapūtimo ciklų reguliavimas, siekiant išvengti kalkių nuosėdų ir korozijos, palaikant ištirpusių kietųjų dalelių koncentraciją priimtinose ribose.

5. Maistas ir gėrimai:Kokybės kontrolė, naudojama ingredientų koncentracijai matuoti (pvz., druskos sūrymuose arba rūgščių koncentracijai gėrimuose).

VIII. Kuo skiriasi elektros laidumo matuoklis ir pH matuoklis?

Nors abu yra būtini skysčių analizės įrankiai, EC matuoklis irthepH matuoklismatasšlapimasIš esmės skirtingos sprendimo savybės:

Išsamioje vandens analizėje būtini abu parametrai. Pavyzdžiui, didelis laidumas rodo, kad vandenyje yra daug jonų, o pH rodo, ar šie jonai daugiausia lemia rūgštingumą, ar šarmingumą.