電導(dǎo)儀培訓(xùn)課件

電導(dǎo)儀培訓(xùn)課件主講：車萬軍2013年1月9號(hào)議程電導(dǎo)理論電極分類電極安裝維護(hù)保養(yǎng)橫河電導(dǎo)的使用電導(dǎo)的概念電導(dǎo)測(cè)量的是溶液的導(dǎo)電能力測(cè)量總的離子濃度衍生：測(cè)量溶液中離子的總量反應(yīng)某一特定酸、堿、鹽的百分濃度OH-H+18.25or18.30MΩ@25℃Na+K+?-Cl-?+NO3-電導(dǎo)測(cè)量系統(tǒng)變送器：固定尺寸的電極上加交/直流電壓；測(cè)量電流電極：電導(dǎo)常數(shù)與電極的物理尺寸有關(guān)。電纜：信號(hào)傳輸A-+V電導(dǎo)的基本公式--歐姆定律如果把電壓U加在一長(zhǎng)度為L(zhǎng)，截面積為A的固體導(dǎo)體上，電流I取決于導(dǎo)體的電阻R。公式1：?-電導(dǎo)的基本公式--電阻率導(dǎo)體的電阻率ρ與幾何特性成正比，也就是和長(zhǎng)度L成正比，和截面積A成反比。公式2電阻率表征導(dǎo)體材料的特性ρ=LAR電導(dǎo)的基本公式--電導(dǎo)率導(dǎo)體的電導(dǎo)率κ與幾何特性成正比，也就是和長(zhǎng)度L成反比，和截面積A成正比。公式3κ=1/ρ（電導(dǎo)率是電阻率的倒數(shù)）

G為電導(dǎo)值，G=1/Rκ=LAG1cm0.1cm1cm1cm10cm1cm0.1常數(shù)常數(shù)為10.0電導(dǎo)常數(shù)=乘法器電導(dǎo)常數(shù)電極常數(shù)＝乘法器電導(dǎo)率和電阻率的單位

電導(dǎo)率：S/cm 1S/cm=1X103mS/cm=1X106μS/cm

電阻率：Ω-cm 1Ω-cm=1X10-3kΩ-cm=1X10-6MΩ-cm18.18MΩ-cm的超純水的電導(dǎo)率為0.055μS/cm高濃度高電導(dǎo)率低電阻率低濃度

低電導(dǎo)率高電阻率濃度、電導(dǎo)率和電阻率的關(guān)系電導(dǎo)率/電阻率的本質(zhì)電導(dǎo)率和電阻率都是表征導(dǎo)體性質(zhì)的量，取決于溶液本身性質(zhì)：溶液中離子的數(shù)量離子類型(如.Cl-,Na+)離子的遷移率=zi

ci

i

κ 為溶液的電導(dǎo)率(S/cm)zi 為離子所帶的電荷數(shù)

ci

為每升的當(dāng)量濃度λi

為每摩爾的西門子平方厘米當(dāng)量電導(dǎo)

離子的電遷移和遷移數(shù)電解質(zhì)溶液的電導(dǎo)靠離子，而離子總是成對(duì)出現(xiàn)，正離子與負(fù)離子，電導(dǎo)靠正、負(fù)兩種離子的遷移完成電導(dǎo)。對(duì)1：1型電解質(zhì)，惰性電極，Q＝4，其遷移現(xiàn)象如圖：陽(yáng)極陰極+++++++++++++++_______________－－－－+++______++++++++++++_____→→→←←←遷移速率相等離子遷移情況最后結(jié)果陽(yáng)極陰極+++++++++++++++_______________－－－－++______+++++++++++++_____→→→←←←遷移速率不等離子遷移情況最后結(jié)果離子電遷移的規(guī)律1.通過溶液的總電量為正、負(fù)離子遷移電量之和。

如果正、負(fù)離子荷電量不等，如果電極本身也發(fā)生反應(yīng)，情況就要復(fù)雜一些。3.中間部分濃度不變，兩極濃度降低，正離子遷移快時(shí)，陰極濃度大；負(fù)離子遷移快時(shí)，陽(yáng)極濃度大。離子遷移數(shù)的定義

把離子B遷移的電量與通過溶液的總電量之比稱為該離子B的遷移數(shù)（transferencenumber）用符號(hào)tB表示。

由于正、負(fù)離子移動(dòng)的速率不同，所帶的電荷不等，因此它們?cè)谶w移電量時(shí)所分擔(dān)的分?jǐn)?shù)也不同。其定義式為：tB是量綱為1的量，數(shù)值上總小于1，且tB=1。離子的電遷移率

離子在電場(chǎng)中的運(yùn)動(dòng)速度，除了與離子本性、溶劑性質(zhì)、溶液濃度及溫度等因素有關(guān)外，還與電場(chǎng)強(qiáng)度有關(guān)。為了便于比較，將某離子在指定溶劑中電場(chǎng)強(qiáng)度為1V·m-1時(shí)的速度稱為該離子的電遷移率，用符號(hào)U

表示，單位是m2·s-1·V-1.電導(dǎo)率和電阻率在25°C時(shí)測(cè)得;TDS表示為氯化鈉(NaCl)100M10M1M100K10K1K100101超純水無離子水蒸鎦水冷凝水飲用水冷卻水不同百分濃度的酸，堿，鹽溶液廢水鹽水，海水用于工業(yè)處理的水5%鹽2%NaOH20%HCl0.01.1110100100010k100k1000k0.0210.44.6464604.6k電導(dǎo)率TDSppm

電阻率 Ω-cm

μS/cm電導(dǎo)率/電阻率/TDS范圍影響電導(dǎo)率的因素

電解質(zhì)溶液電導(dǎo)率大小主要取決于兩方面：離子的多少；離子的運(yùn)動(dòng)速度。外界條件的影響：

a.溫度溫度越高，離子的運(yùn)動(dòng)速度v越大，電導(dǎo)率越大；

b.溶劑粘度溶劑粘度越大，v越小，電導(dǎo)率越小離子本性：

a.水化離子半徑r 半徑r越大，則v越小，電導(dǎo)率越小

b.離子價(jià)數(shù) 離子價(jià)數(shù)越大，則v越大，電導(dǎo)率越大

c.特殊遷移方式 H＋、OH－是一般離子導(dǎo)電能力5－8倍電解質(zhì)溶液濃度：濃度增加時(shí)，一方面，離子數(shù)增加；另一方面，由于弛豫效應(yīng)、電泳效應(yīng)，離子運(yùn)動(dòng)速度減?。?046810102030405060708090c/(mol.dm-3)/(S.m-1)HAcLiClKClKOHHCl電解質(zhì)電導(dǎo)率與濃度的關(guān)系電導(dǎo)率與濃度的關(guān)系強(qiáng)電解質(zhì)溶液的電導(dǎo)率隨著濃度的增加，首先是增加，達(dá)到某一極大值，然后隨濃度的增加反而下降。這是由于開始濃度增加時(shí)導(dǎo)電粒子數(shù)目增多故電導(dǎo)率增加，當(dāng)濃度增加到一定程度以后，離子間的相互作用增強(qiáng)，使離子運(yùn)動(dòng)速度降低，其電導(dǎo)率反而下降。弱電解質(zhì)溶液電導(dǎo)率隨濃度變化不明顯，因濃度增加使其電離度減小，溶液中真正起導(dǎo)電作用的粒子數(shù)目變化不大。中性鹽由于受飽和溶解度的限制，濃度不能太高，如KCl。Vm=1mol/cm=/c單位間距單位立方體電導(dǎo)率摩爾電導(dǎo)率的定義摩爾電導(dǎo)率與濃度的關(guān)系

由于溶液中物質(zhì)的量已給定，都為1mol。當(dāng)濃度變化時(shí)，溶液的摩爾電導(dǎo)率的變化與以下兩種因素有關(guān)。

①導(dǎo)電離子數(shù)目的變化②離子間的作用力的變化

不同的電解質(zhì)，其摩爾電導(dǎo)率隨濃度變化的規(guī)律也不相同。電解質(zhì)水溶液m與濃度的關(guān)系0.200.40.6810c/(mol.dm-3)0.250.500.751.001.251.50m/(10-2S.m2.mol-1)

NaClNaAcHAc電導(dǎo)率/電阻率探頭的種類2-電極探頭測(cè)量高電阻率（或低電導(dǎo)率）介質(zhì)，如超純水電導(dǎo)率/電阻率探頭的種類4-電極探頭測(cè)量中高電導(dǎo)率介質(zhì)，例如相分離過程電導(dǎo)率/電阻率探頭的種類電感式電導(dǎo)探頭測(cè)量高電導(dǎo)率介質(zhì)，例如濃度檢測(cè)2-電極結(jié)構(gòu)內(nèi)電極外電極絕緣體流通孔螺紋電纜2-電極電場(chǎng)內(nèi)電極外電極

如果電極的機(jī)械形狀發(fā)生變化會(huì)影響電場(chǎng)的分布，引起電極常數(shù)變化。使測(cè)量出現(xiàn)誤差。2-電極測(cè)量原理在電極的兩個(gè)極板1C和2C上加固定的電壓U檢測(cè)出電流為I結(jié)合輸入的電導(dǎo)常數(shù)計(jì)算電導(dǎo)率/電阻率。UI1c2c2-電極局限－極化現(xiàn)象初始狀態(tài)+--+----+++++-V直流電

V+-+-加電壓后+++++-----離子云直流電

---------++++++優(yōu)勢(shì)：測(cè)量精度高4-電極電導(dǎo)探頭結(jié)構(gòu)電纜接頭O-型圈驅(qū)動(dòng)電極1驅(qū)動(dòng)電極2緊固螺母測(cè)量電極4-電極電場(chǎng)!!4-電極測(cè)量原理

極化對(duì)其無影響，甚至電極體上部分被污染也無影響。

交流電壓被加在電極1c和2c之間,產(chǎn)生電流環(huán)。

第二對(duì)電極(3b和4b)之間產(chǎn)生的電壓被測(cè)量,由于采用了高阻抗的輸入電流，實(shí)際上沒有電壓降。UI1c3b4b2c1c&2c 電流電極3b&4b 電壓電極4-電極優(yōu)勢(shì)－消除極化+-V~4-電極++++++------+-交流電測(cè)量環(huán)測(cè)量范圍寬4-電極電導(dǎo)探頭的優(yōu)點(diǎn)對(duì)電極金屬表面條件要求不高。電極污染或結(jié)垢對(duì)其測(cè)量影響不大。

4-電極傳感器不像2-電極傳感器那樣只有狹小的空間,其扁平設(shè)計(jì)的表面不易受介質(zhì)污染。4-電極電導(dǎo)測(cè)量系統(tǒng)能在比較惡劣的環(huán)境中測(cè)量：電感式電導(dǎo)探頭結(jié)構(gòu)電纜O型圈線圈盒流通孔接收線圈發(fā)射線圈被測(cè)樣品電感式電導(dǎo)探頭測(cè)量原理

在發(fā)射線圈上施加低頻交變電流，由于電磁感應(yīng)在接收線圈上也產(chǎn)生交變電流，后者的大小與介質(zhì)的電導(dǎo)率有關(guān)。類似于變壓器的工作原理，被測(cè)介質(zhì)相當(dāng)于磁芯。交變電壓變送器電感式電導(dǎo)探頭的優(yōu)點(diǎn)

本質(zhì)抗污染無金屬和被測(cè)溶液的接觸可靠的高電導(dǎo)測(cè)量快速的溫度響應(yīng)2-電極電導(dǎo)探頭的安裝準(zhǔn)備去掉運(yùn)輸保護(hù)帽附著少量顆粒，用蒸餾水或去離子水沖洗或浸泡5-10分鐘。有油污或難去除的附著物，可用洗滌劑或1%的稀硝酸浸泡5-10分鐘洗凈沾附在電極上的油污、手印等其它污垢。然后去離子水沖洗干凈即可安裝使用2-電極電導(dǎo)探頭的安裝既可以消除氣泡的影響，又可以避免固體渣的聚集。理想的安裝方式1.入口2.出口3.氣泡4.固體電極安裝示意圖√x2-電極電導(dǎo)探頭的安裝4-電極電導(dǎo)探頭的安裝流通式安裝距離電極頭部30cm處應(yīng)留出一定空間，并要定期維護(hù)管道式安裝4-電極電導(dǎo)探頭的安裝頂插式安裝側(cè)插式安裝管道式安裝電感式電導(dǎo)探頭的安裝電感式電導(dǎo)探頭的管道安裝電感式電極－推薦和不推薦安裝和使用前的注意事項(xiàng)

電極安裝時(shí)對(duì)著流體以免產(chǎn)生氣泡影響其測(cè)量精度。若安裝在垂直管道上時(shí)，被測(cè)樣品應(yīng)從下向上流動(dòng)。使用之前，用蒸餾水或去離子水浸泡5-10分鐘?？捎孟礈靹┗?%的稀硝酸洗凈沾附在電極上的油污、手印等其它污垢。電極上的電極常數(shù)可能發(fā)生微小變化，若要求測(cè)量準(zhǔn)確無誤，必須校驗(yàn)電極。電導(dǎo)電極使用維護(hù)注意事項(xiàng)不要用紙去擦拭電極?？捎密洸夹⌒牡夭潦脙?nèi)部?jī)?nèi)極棒，以及同軸的外管（內(nèi)表面和外表面），除去大多數(shù)污垢積淀。然后用清潔的溫水淋洗傳感器。用溫水和洗滌劑/皂類配中等強(qiáng)度肥皂水浸泡數(shù)分鐘，某些附著污垢可用棉簽等去除；肥皂水難溶的0.5克/100毫升的稀硝酸來清洗(不超過5min)，然后在肥皂水中中和殘余酸，然后用清潔的溫水淋洗傳感器。在清洗、重新安裝后可能需要幾分鐘到幾小時(shí)才能恢復(fù)到最初的測(cè)量值清洗操作間隔取決于過程溶液的特性，只能通過操作經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行確定。Na+Cl-H+O-2~ACH+HOHOHH溫度對(duì)電導(dǎo)率的影響

溫度(°C)0.010.101.010.00102030405060708090100

電導(dǎo)率(μS/cm)0ppb129ppb40ppb395ppb840ppb1730ppb4390ppbNaCl濃度電導(dǎo)率&溫度溫度對(duì)電導(dǎo)率的影響溫度對(duì)電導(dǎo)率的影響-5.0-4.0-3.0-2.0-1.00.01.02.03.04.05.00102030405060708090100

溫度%誤差

超純水的線性補(bǔ)償(2%/°C)

10μS的線性補(bǔ)償(2%/°C)補(bǔ)償誤差離子電導(dǎo)溫度補(bǔ)償性能(0.1uS/cm)-25-20-15-10-505101520250102030405060708090100溫度(°C)InstrumentAInstrumentBInstrumentCInstrumentDInstrumentE%誤差溫度對(duì)電導(dǎo)率的影響溫度對(duì)電導(dǎo)率的影響溫度每升高1℃電導(dǎo)率增加的程度可以用溫度系數(shù)α來表示。對(duì)大多數(shù)溶液來說,溫度系數(shù)大約為2%/℃超純水具有自己的溫度系數(shù)(2.3<α<7)并且是非線性的大多數(shù)測(cè)量都被補(bǔ)償?shù)?5℃時(shí)的數(shù)值為什么要進(jìn)行溫度補(bǔ)償常見的故障和處理方法確保電極與管壁有30mm的間距電極太靠近管道壁清洗電極電極污染不正確或不穩(wěn)定的讀數(shù)替換變送器或電極變送器不支持PT1000檢查所有連接器與電纜線溫度探針未連接無溫度信號(hào)充分接觸電極未與介質(zhì)接觸檢查所有連接器與電纜線電纜線壞，接觸不良屏幕無顯示處理方法導(dǎo)致原因故障現(xiàn)象Proprietaryinfogoeshere…ＳＣ４０２ＧＳＣ２０２ＧＳＣ２０２Ｓ／ＳJＳＣ１００轉(zhuǎn)換器相互匹配的傳感器?４線式電導(dǎo)率計(jì)轉(zhuǎn)換器?２點(diǎn)輸出?電源規(guī)格：AC100V、AC115V、AC230V?報(bào)警輸出４接點(diǎn)（含有1點(diǎn)Fail信號(hào)）?２量程外部接點(diǎn)切換（１：１０）?２線式電導(dǎo)率計(jì)變送器?一般用?具有USP23監(jiān)測(cè)功能?可以顯示電阻率（MΩ-cm)?HARTFFProfibus?２線式電導(dǎo)率計(jì)變送器?JIS本質(zhì)安全防爆性能（i3aG4)

可以與安全柵

BARD800組合使用（/SJ)?ATEXCSAFM本質(zhì)安全防爆?HARTFFProfibus?盤裝型４線式電導(dǎo)率計(jì)轉(zhuǎn)換器?電源規(guī)格：AC100～240V

尺寸：96X96mm?報(bào)警輸出２接點(diǎn)（可以選擇４接點(diǎn)輸出）針型端子專用特點(diǎn)SC210G-ASC8SG-R31SC8SG-R61-TSC8SG-R61-FSC4ASC4ASC10XB傳感器型號(hào)

測(cè)定范圍

溫度傳感器

電極形式

SC210G-A0～200μS/cm熱敏電阻(PB36)

2電極式SC210G-B0～20mS/cm熱敏電阻(PB36)

2電極式SC211G0～1000mS/cmPt1000Ω

4電極式可選擇O型端子針型端子電纜端子

傳感器型號(hào)

測(cè)定范圍

溫度傳感器

電極方式

SC8SG-R310～100μS/cm

Pt1000Ω

2電極式SC8SG-R61-T0～1000mS/cmPt1000Ω

2電極式SC8SG-R61-F0～1000mS/cmPt1000Ω

4電極式只限針型

端子電