Merilnik električne prevodnosti: celovit vodnik za začetnike

V sodobnem kontekstu nadzora kakovosti, spremljanja okolja in specializirane proizvodnje je sposobnost natančne ocene sestave tekočin izjemnega pomena.Električna prevodnost(EC) je temeljni parameter, ki ponuja kritičen vpogled v skupno koncentracijo raztopljenega ionskega materiala v raztopini.merilnik električne prevodnosti(EC meter) je nepogrešljiv analitični instrument, ki se uporablja za kvantificiranje te lastnosti.

Ta obsežen priročnik je namenjen tako profesionalcem kot začetnikom, saj ponuja natančno razčlenitev načel, delovanja, kalibracije in različnih aplikacij merilnika EC, kar začetnikom zagotavlja, da lahko to bistveno merilno tehniko samozavestno vključijo v svoj operativni potek dela.

Kazalo vsebine:

1. Kaj je električna prevodnost?

2. Kaj je merilnik električne prevodnosti?

3. Kakšno je načelo delovanja merilnika električne prevodnosti?

4. Kaj meri merilnik električne prevodnosti?

5. Vse vrste merilnikov električne prevodnosti

6. Kako kalibrirati merilnik električne prevodnosti?

7. Široka uporaba merilnika električne prevodnosti

8. Kakšna je razlika med merilnikom električne prevodnosti in pH-metrom?

I. Kaj je električna prevodnost?

Električna prevodnost(κ) je mera sposobnosti snovi za prenos električnega toka. V vodnih raztopinah ta prenos ne poteka s prostimi elektroni (kot pri kovinah), temveč z gibanjem raztopljenih ionov. Ko se soli, kisline ali baze raztopijo v vodi, disociirajo na pozitivno nabite katione in negativno nabite anione. Ti nabiti delci omogočajo raztopini, da prevaja elektriko.

Na splošno je prevodnost (σ) matematično definirana kot recipročna vrednost upornosti (ρ), ki kaže na sposobnost materiala, da prevaja električni tok (σ = 1/ρ).

Pri raztopinah je prevodnost neposredno odvisna od koncentracije ionov; preprosto povedano,Višja koncentracija mobilnih ionov neposredno povzroči večjo prevodnost.

Čeprav je standardna mednarodna enota (SI enota) za prevodnost Siemens na meter (S/m), je v praktičnih aplikacijahkotanaliza kakovosti vodein laboratorijske analize so vrednosti mikro-Siemens na centimeter (µS/cm) ali mili-Siemens na centimeter (mS/cm)pogostejši in široko uporabljeni.

II. Kaj je merilnik električne prevodnosti?

An merilnik električne prevodnostije natančna analitična naprava, zasnovana za merjenje prevodnosti raztopine, ki deluje z uporabo električnega polja in kvantificiranjem nastalega toka.

Instrument običajno sestavljajo tri glavne funkcionalne enote:

1. Prevodnostna celica (sonda/elektroda):To je senzor, ki pride v stik s ciljno raztopino. Vsebuje dve ali več elektrod (pogosto izdelanih iz platine, grafita ali nerjavečega jekla), ki so med seboj oddaljene s fiksno razdaljo.

2. Merilna enota:To je elektronska komponenta, ki generira vzbujevalno napetost (AC) in obdeluje signal senzorja.

3. Temperaturni senzor:Ta potrebna komponenta je pogosto integrirana v sondo za merjenje temperature vzorca za natančno kompenzacijo.

Merilnik EC zagotavlja bistvene podatke, potrebne za upravljanje procesov, kjer je koncentracija raztopljenih trdnih snovi ključnega pomena, kot sta čiščenje vode in kemična proizvodnja.

III. Kakšno je načelo delovanja merilnika električne prevodnosti?

Načelo merjenja temelji na razmerju med prevodnostjo in upornostjo, ki ga posreduje fiksna geometrija. Oglejmo si tukaj skupaj ključne korake merjenja:

1. Uporaba izmenične napetosti:Merilnik na obe elektrodi v sondi dovaja natančno znano izmenično napetost (AC), kar preprečuje polarizacijo in degradacijo površin elektrod.

2. Merjenje toka:Merilnik električne prevodnosti meri velikost toka (I), ki teče skozi raztopino, ta tok pa je sorazmeren s koncentracijo mobilnih ionov.

3. Izračun prevodnosti:Električna prevodnost (G) raztopine med ploščama se izračuna z uporabo preurejene oblike Ohmovega zakona: G = I/V.

4. Določanje prevodnosti:Za pridobitev specifične prevodnosti (κ) se izmerjena prevodnost (G) pomnoži s konstanto celice sonde (K): κ = G · K. Konstanta celice (K) je fiksni geometrijski faktor, ki ga določata razdalja (d) med elektrodama in njihova efektivna površina (A), K = d/A.

Prevodnost je zelo občutljiva na temperaturo; povečanje za 1 °C lahko zviša odčitek za približno 2–3 %. Da bi zagotovili primerljivost rezultatov po vsem svetu, vsi profesionalni merilniki električne prevodnosti uporabljajo samodejno temperaturno kompenzacijo (ATC).

Merilnik izmerjeno vrednost prevodnosti sklicuje na standardno temperaturo, običajno 25 °C, z uporabo določenega temperaturnega koeficienta, kar zagotavlja, da je poročana vrednost točna ne glede na dejansko temperaturo vzorca med meritvijo.

IV. Kaj meri merilnik električne prevodnosti?

Čeprav je osnovni izhod merilnika ECElektrična prevodnost, ta odčitek se rutinsko uporablja za količinsko opredelitev ali oceno drugih kritičnih parametrov kakovosti vode v vrstah industrijskih obratov:

1. Električna prevodnost (EC):Neposredna meritev, izražena v µS/cm ali mS/cm.

2. Skupne raztopljene trdne snovi (TDS): TDSpredstavlja skupno maso raztopljenih organskih in anorganskih snovi na enoto prostornine vode, običajno izraženo v mg/L ali delcih na milijon (ppm). Ker je EC močno povezana z ionsko vsebnostjo (največji delež TDS), lahko merilnik EC zagotovi ocenjeno vrednost TDS z uporabo pretvorbenega faktorja (faktor TDS), ki se običajno giblje od 0,5 do 0,7.

3. Slanost:Za brakično vodo, morsko vodo in industrijske slanice je elektrokoncentracija (EC) glavni dejavnik slanosti, ki je skupna koncentracija vseh soli, raztopljenih v vodi, običajno izražena v PSU (praktične enote slanosti) ali delcih na tisoč.

V. Vse vrste merilnikov električne prevodnosti

Merilniki EC v različnih konfiguracijah so zasnovani tako, da izpolnjujejo posebne zahteve glede natančnosti, mobilnosti in neprekinjenega spremljanja, in tukaj sotapogostivrste prevodnostimetrovtopogosto vidimo v različnih industrijskih prizorih:

VI. Kako kalibrirati merilnik električne prevodnosti?

Redna kalibracija je obvezna za ohranjanje natančnosti in zanesljivosti katerega koli merilnega sistema EC. Kalibracija standardizira odziv merilnika na znane vrednosti in preverja konstanto celice (K).

Standardni postopek kalibracije:

1. Standardna izbira:Izberite certificiranegastandardna raztopina prevodnosti(npr. raztopine kalijevega klorida (KCl) z znanimi vrednostmi, kot sta 1413 µS/cm ali 12,88 mS/cm), ki omejuje pričakovani razpon vzorca.

2. Priprava sonde:Elektrodo temeljito sperite z deionizirano (DI) vodo in nato z majhno količino standardne raztopine, da obdelate površino. Posušite z brisačo, ki ne pušča vlaken; ne brišite agresivno.

3. Merjenje:Sondo popolnoma potopite v standardno raztopino in se prepričajte, da v bližini površin elektrod niso ujeti zračni mehurčki. Pustite, da se temperatura stabilizira.

4. Prilagoditev:Zaženite funkcijo kalibracije merilnika. Naprava bo samodejno prebrala stabilizirano vrednost in interno prilagodila svoje parametre (ali pa uporabnika pozvala k vnosu znane standardne vrednosti).

5. Preverjanje:Za visoko natančno delo preverite kalibracijo z drugo, drugačno standardno raztopino.

VII. Široka uporaba merilnika električne prevodnosti

Uporaba meritev električne energije je razširjena in ključnega pomena v različnih sektorjih:

1. Čiščenje vode:Spremljanje učinkovitosti sistemov reverzne osmoze (RO) in deionizacije. Prevodnost ultra čiste vode je neposredno merilo njene kakovosti (nizka vrednost µS/cm kaže na visoko čistost).

2. Okoljska znanost:Ocenjevanje splošnega zdravja in slanosti naravnih vodnih teles (rek, jezer, podtalnice), ki se pogosto uporablja kot kazalnik morebitnega onesnaženja ali odtekanja mineralov.

3. Kmetijstvo in vrtnarstvo:Nadzor nadkoncentracija hranilne raztopinev hidroponiki in fertigaciji. Zdravje rastlin je neposredno povezano z ravnijo električne energije v napajalni vodi.

4. Nadzor industrijskih procesov:Reguliranje ciklov odzračevanja v hladilnih stolpih in kotlih za preprečevanje nabiranja vodnega kamna in korozije z vzdrževanjem koncentracije raztopljenih trdnih snovi v sprejemljivih mejah.

5. Hrana in pijača:Kontrola kakovosti, ki se uporablja za merjenje koncentracije sestavin (npr. soli v slanicah ali koncentracije kisline v pijačah).

VIII. Kakšna je razlika med merilnikom električne prevodnosti in pH-metrom?

Čeprav sta oba bistvena orodja za analizo tekočin, sta merilnik EC inthepH-metermeritveurebistveno različne značilnosti rešitve:

Pri celoviti analizi vode sta potrebna oba parametra. Na primer, visoka prevodnost pove, da je prisotnih veliko ionov, pH pa pove, ali ti ioni pretežno prispevajo h kislosti ali alkalnosti.