Измеритель электропроводности

Измеритель электропроводности ( метр ) измеряет электропроводность раствора EC - . ^[1] Он имеет множество применений в исследованиях и технике, широко используется в гидропонике , аквакультуре , аквапонике и системах пресной воды для контроля количества питательных веществ, солей или примесей в воде.

Принцип

Обычные лабораторные измерители проводимости используют потенциометрический метод и четыре электрода . Часто электроды имеют цилиндрическую форму и расположены концентрически. ^{[ нужна ссылка ]}. Электроды обычно изготавливаются из металлической платины. На внешнюю пару электродов подается переменный ток. Потенциал между внутренней парой измеряется ^{[ нужна ссылка ]}. В принципе, проводимость можно определить, используя расстояние между электродами и площадь их поверхности, используя закон Ома , но обычно для точности используется калибровка с использованием электролитов с известной проводимостью.

Промышленные датчики проводимости часто используют индуктивный метод, преимуществом которого является то, что жидкость не смачивает электрические части датчика. Здесь используются две индуктивно связанные катушки. Одна из них — это приводная катушка, создающая магнитное поле , на которую подается точно известное напряжение. Другой образует вторичную катушку трансформатора . Жидкость, проходя через канал в датчике, образует один виток вторичной обмотки трансформатора. Наведенный ток является выходным сигналом датчика.

Другой способ — использовать четырехэлектродные датчики проводимости, изготовленные из коррозионностойких материалов. Преимущество четырехэлектродных датчиков проводимости по сравнению с индуктивными датчиками заключается в компенсации масштабирования. ^{[ нужны разъяснения ]} и способность измерять низкую (ниже 100 мкСм/см) проводимость (особенность, особенно важная при измерении плавиковой кислоты, близкой к 100%).

Температурная зависимость

Проводимость раствора сильно зависит от температуры , поэтому важно либо использовать прибор с температурной компенсацией, либо калибровать прибор при той же температуре, что и измеряемый раствор. В отличие от металлов, проводимость обычных электролитов обычно увеличивается с повышением температуры.

В ограниченном диапазоне температур влияние температуры на проводимость раствора можно смоделировать линейно, используя следующую формулу:

\sigma _{T}={\sigma _{T_{cal}}[1+\alpha (T-T_{cal})]}

где

Т – температура образца,

Tcal _– температура калибровки,

σ _T – электропроводность при температуре T ,

σ _{Tcal _—} электропроводность при температуре Tcal _{калибровки} ,

α — градиент температурной компенсации раствора.

Градиент температурной компенсации для большинства природных образцов воды составляет около 2%/°C; однако она может находиться в диапазоне от 1 до 3%/°C. Компенсационные градиенты для некоторых распространенных водных растворов указаны в таблице ниже.

Водный раствор при 25 °С	Концентрация ( массовый процент )	α (%/°С)
HCl	10	1.56
КСl	10	1.88
Н ₂ ТАК ₄	50	1.93
NaCl	10	2.14
ВЧ	1.5	7.20
HNO_HNO3	31	31

Приложения для измерения проводимости

Измерение проводимости — универсальный инструмент управления технологическими процессами. Измерение простое и быстрое, а большинство современных датчиков требуют лишь небольшого обслуживания. Измеренные показания проводимости можно использовать для выдвижения различных предположений о том, что происходит в процессе. В некоторых случаях можно разработать модель для расчета концентрации жидкости.

Концентрацию чистых жидкостей можно рассчитать, измеряя проводимость и температуру. Заданные кривые для различных кислот и оснований имеются в продаже. Например, можно измерить концентрацию плавиковой кислоты высокой чистоты , используя измерение концентрации на основе проводимости [Zhejiang Quhua Fluorchemical, China Valmet Concentration 3300]. Преимуществом измерения концентрации на основе проводимости и температуры является более высокая скорость поточного измерения по сравнению с поточным анализатором.

Измерение концентрации на основе проводимости имеет ограничения. Зависимость концентрации от проводимости большинства кислот и оснований не является линейной. Измерение на основе проводимости не может определить, на какой стороне пика находится измерение, поэтому измерение возможно только на линейном участке кривой. ^{[ нужна ссылка ]} Заводы по производству крафт-целлюлозы используют измерение концентрации на основе проводимости для контроля добавления щелочи на различных этапах варки. Измерение проводимости не определит конкретное количество щелочных компонентов, но является хорошим показателем количества эффективной щелочи (NaOH + 1 ⁄ 2 Na ₂ S в виде NaOH или Na ₂ O) или активной щелочи (NaOH + Na ₂ S в виде NaOH или Na ₂ O) в варочном растворе. Состав ликера варьируется на разных этапах приготовления. Поэтому необходимо разработать конкретную кривую для каждой точки измерения или использовать коммерчески доступные продукты.

Высокое давление и температура процесса приготовления в сочетании с высокой концентрацией щелочных компонентов создают большую нагрузку на датчики проводимости, установленные в процессе. Необходимо учитывать масштабирование электродов, в противном случае результаты измерения проводимости будут дрейфовать, что потребует более тщательной калибровки и технического обслуживания.

См. также

Ссылки

^ «Измеритель проводимости — Исследовательская группа Холма — Университет штата Айова» . Исследовательская группа Холма — Университет штата Айова . Проверено 30 июня 2024 г.

Внешние ссылки

ASTM D1125-23 Стандартные методы испытаний электропроводности и удельного сопротивления воды
АСТМ Д5682
DIN 55667

[1] «Измеритель проводимости — Исследовательская группа Холма — Университет штата Айова» . Исследовательская группа Холма — Университет штата Айова . Проверено 30 июня 2024 г.

[1]