Кондуктометр – это высокоточный измерительный прибор, который предназначается для определения электропроводности различных электролитов. Электролитами могут служить: водные и неводные растворы, расплавы, коллоидные системы (относительно крупные, по сравнению с молекулами, частицы вещества, находящиеся во взвешенном состоянии в растворе) и, даже, твёрдые вещества. Кондуктометрический анализ основывается на выявлении изменений концентрации растворенного вещества или химического состава среды в межэлектродном пространстве; Такой анализ не связан с потенциалом электрода, который обычно приближен к равновесному значению. Таким образом, исследования осуществляются посредством метода кондуктометрии – электрохимическим аналитическим методом, который основан на измерениях электрической проводимости растворов.
В кондуктометрии используются как прямые, так и косвенные аналитические методы с применением токов высокой и низкой частоты как постоянных, так и переменных.
При выборе кондуктометров важными являются только две характеристики:
— наличие термической компенсации.
Чувствительность хорошего кондуктометра характеризуется дискретностью измерения в ± 0,1 мкСм/см. Такая чувствительность делает прибор универсальным, поскольку позволяет проводить не только прямые кондуктометрические измерения, но и применять прибор для кондуктометрического титрования.
Все кондуктометры можно разделить на три группы:
— не имеющие термическую компенсацию;
— обладающие термокомпенсацией в 2% на градус;
— имеющие возможность произвольного выбора термокоэффициента.
Очевидно, что приборы второго и третьего типа обладают преимуществом перед приборами первого типа, поскольку температура оказывает существенное влияние на величину измеряемой удельной электропроводности. Однако, возможности термокомпенсации не безграничны. При слишком большом отклонении температуры анализируемого раствора от нормальной температуры, показания прибора не смогут быть откорректированы с удовлетворительной точностью. Поэтому, если у вас есть возможность приобрести кондуктометр третьего типа, то сделайте это не раздумывая. С этим прибором, вероятность возникновения ошибки измерения будет стремиться к нулю.
Наиболее важными параметрами для кондуктометра является чувствительность измерения и наличие температурной компенсации.
Кондуктометры бывают различных видов и формы. Могут быть встроенными в комплексные приборы, совместно с pH-метром и TDS-метром. Кондуктометры бывают периодического действия и постоянного, предназначенные для постоянного мониторинга состояния раствора. Могут быть высокоточными лабораторными, или же портативными, для быстрого и удобного анализа.
Каждый TDS-метр по сути является кондуктометром. Хотя ЕС и TDS часто используются как синонимы, есть некоторые важные различия. ЕС, в применении к воде, относится к измерениям электрических зарядов воды. TDS ссылается на общую сумму растворенных солей в воде. Действительный верный метод измерения TDS является метод испарения воды и взвешивания сухого остатка. Так как это практически невозможно сделать для обычного пользователя, можно оценить уровень TDS путем измерения ЕС воды.
Все растворы имеют электрический заряд. Таким образом, можно оценить количество TDS путем определения ЕС раствора. Однако, различные по составу растворы имеют различные заряды, поэтому необходимо преобразовать ЕС в TDS с использованием пересчета, который имитирует заряд.
Как перевести единицы измерения EC (mS/cm) в TDS (ppm)
Для перевода единиц измерения EC в TDS необходимо определить, какой коэффициент пересчета вы хотите использовать (NaCl, 442 или KCl) и сделать пересчет. Большинство измерительных приборов используют фактор пересчета по NaCl, который составляет в среднем 0,5.
Теперь остается лишь умножить значение EC-метра (в «мкСм/см») на коэффициент 0.5 (или другой), и вы получите значение уровня TDS (ppm).
Пример. EC-метр показывает значение 0.6 мСм/см. В таком случаи:
0.6 мСм/см = 600 мкСм/см
TDS = 600·0.5 = 300 ppm
Если фактор пересчета составляет 0.7 mS/cm, то выходит следующий пересчет:
TDS = 600·0.7 = 420 ppm
Для более подробного изучения темы рекомендуем посетить соответствующий раздел форума: «EC/TDS/PPM-метры».
Кондуктометр для воды и жидкостей: устройство, принцип работы
Кондуктометр для воды – прибор для измерения ее электропроводности, то есть способности проводить ток.
Устройство кондуктометра несложное. Это объединенные в одну электрическую цепь чувствительный датчик и измерительный преобразователь. Конструкция прибора бывает как моноблочной, так и раздельной.
Моноблочная конструкция
Виды кондуктометров
В зависимости от метода измерения кондуктометры бывают:
Отличаются эти типы наличием или отсутствием гальванического контакта электродов ячейки с исследуемой средой.
Для определения электропроводности воды чаще используют контактные кондуктометры. Это объясняется высокой чувствительностью устройств: их можно применять даже для анализа дистиллированной воды.
По наличию термокомпенсации кондуктометры делятся на 3 группы:
Колебания температуры влияют на показатели электропроводности, поэтому для более точных результатов рекомендуется выбирать 2 последних типа.
Принцип действия кондуктометров
Принцип работы кондуктометра рассмотрим на примере контактных приборов.
В исследуемый раствор погружают два электрода, после чего на них подается переменное напряжение. Затем измеряют силу возникшего электрического тока, а показатели выводят на экран устройства.
На точность измерения может повлиять температура, поэтому рекомендуется пользоваться устройством с температурной компенсацией. Альтернативой может стать калибровка кондуктометра при той же температуре, что и анализируемая жидкая среда.
Для измерения электропроводности жидкостей применяют два метода:
Для анализа жидкой среды подходит второй способ. Когда проводимость определяют по четырехэлектродной схеме, устраняется вредное влияние поляризации электродов на процесс измерения.
2-х электродная схема
4-х электродная схема
Электропроводность определяется по формуле:
σ = k / R или σ = (k * i) / Uвых,
Применение кодуктометров
Кондуктометры для воды и растворов широко применяются в следующих технических процессах и отраслях:
Кондуктометры определяют степень чистоты воды и измеряют концентрацию растворов солей, кислот и щелочей. С помощью этих устройств оценивают пригодность жидких сред для разного назначения. Поэтому кондуктометры – необходимые приборы для предприятий, где нужен жесткий контроль качества воды.
Хотите сохранить эту статью? Скачайте её в формате PDF
Остались вопросы? Обсудите эту статью на нашей странице В Контакте
Хочешь читать статьи первым, подписывайся на наш канал в Яндекс.Дзен
Рекомендуем прочитать также:
Как измерить концентрацию раствора в режиме онлайн?
Среди многочисленной группы приборов для анализа параметров качества воды – как водопроводной, так и питьевой, для лабораторных нужд, приготовления растворов, проведения химических реакций, простотой в эксплуатации и понятным принципом измерения отличается кондуктометр.
Что такое кондуктометр
Если взять любой образец воды, даже после самого высококачественного фильтра и многоступенчатого дистиллятора, то в нем, обнаружится присутствие растворенных компонентов – различных солей, оксидов, остатков органики и т.д.
Если же проанализировать например воду из-под крана, то там мы найдем целую россыпь химических соединений, и если мы разбираем что такое кондуктометр, то этот прибор измеряет электропроводность, а этот параметр напрямую зависит от количественного и качественного состава растворенных элементов.
Дистиллированная вода ток практически не проводит и кондуктометры покажут нулевое значение. Если же добавить например поваренной соли, то образуется солевой раствор, если соляную или серную кислоту, то электролит, а значит с помощью кондуктометра, можно отследить как изменяется показатель проводимости, то есть непрямым методом определить, насколько вода насыщена теми или иными элементами.
На этом примере легко пояснить разницу между другим прибором, таким как TDS-метр и кондуктометр.
Первый измеряет удельное содержание солей (поэтому его альтернативное название солемер), независимо от того, наскольку хорошо эти соли проводят ток. А вот кондуктометр, если можно так сказать, более избирательный и “вне зоны его компетенции” находяться ионы, которые не воздействуют на проводимость.
Поэтому строгой зависимости между общей минерализацией и значениями, которые мы наблюдаем на дисплее кондуктометра – нет. А вот если брать тдс-метр, такая зависимость более точная.
В каких единицах измеряет кондуктометр
Согласно системе СИ, мерой проводимости является сименс. Эта обратная величина от сопротивления (Омы). Но кондуктометры откалиброваны в меньших единицах – мкСм/см (микросименсы на сантиметр) или мСм (миллисименсы). Мы уже отмечали, что точной зависиммости между концентраций растворенных веществ и проводимостью нет, но приблизительно, ее можно оценить по соотношению:
2000 мкС/см ≈ 1000 мг/л.
Как и на сопротивление, ключевое влияение оказывает температура раствора.
Что такое кондуктометр. Каким образом TDS измеряет общую минерализацию.
Как работает TDS метр. Как измерить электропроводимость. Как работает EC-метр
В действительности, TDS-метры вовсе не измеряют общее содержание растворенных твердых веществ (общую минерализацию (TDS)), вместо этого они измеряют электропроводность и приближенно выражают концентрацию TDS на основе математической формулы. Нередко говорят, что TDS-метры – это всего лишь замаскированные кондуктометры или EC-метры.
Во-первых, давайте вкратце рассмотрим, что такое электропроводность и как она связана с концентрацией TDS воды. Электропроводность – это то, насколько легко электричество протекает через среду, в нашем случае, это вода. В действительности, чистая или дистиллированная вода является очень плохим проводником, поскольку в ней отсутствуют растворенные ионы. С другой стороны, природная вода, как, например, вода из ручьев, рек или озер, наполнена ионами растворенных минералов, металлов и солей. По сути, эти растворенные ионы составляют значительную часть TDS воды. Поскольку ионы, являются переносчиками электричества в воде, вы обнаружите, что электропроводность положительно связана с количеством ионов, равно, как и концентрация TDS воды.
Теперь давайте более пристально рассмотрим TDS- или EC-метр. Обратите внимание на два металлических электрода, расположенных на конце устройства. Когда EC-метр помещают в воду и включают, напряжение подается в систему, где электрод, анод (+), получает положительный заряд. Другой электрод, катод (-), получает отрицательный заряд.
В то же время, отрицательно заряженные ионы в нашей пробе воды начинают притягиваться и двигаться в направлении к аноду (+), тогда как положительно заряженные или безэлектронные ионы начинают притягиваться и двигаться в направлении к катоду (-). Данное явление притяжения противоположных зарядов можно объяснить с помощью закона Кулона.
Как только отрицательно заряженные ионы достигают анода, они теряют свои электроны и становятся положительно заряженными. Аналогичным образом, когда положительно заряженные или безэлектронные ионы достигают катода, они получают электроны и становятся отрицательно заряженными. Данный процесс перемещения ионов туда и обратно повторяется, создавая электрический ток или поток электричества.
EC- и TDS-метры тщательно контролируют силу тока и подаваемое в систему напряжение. Используя данные показания, а также заданное расстояние между электродами и площадь его поверхности, можно рассчитать электропроводность с помощью закона Ома.
Электропроводность обычно измеряют в миллисименсах на сантиметр или мС/см.
Для сравнения, то есть, если вы хотите сравнить электропроводность одной пробы воды с другой, необходимо поддерживать постоянную температуру в обеих пробах. Это связано с тем, что электропроводность воды в значительной степени зависит от температуры. По мере повышения температуры воды повысится и электропроводность, вследствие увеличения подвижности ионов, а также повышенной растворимости минералов и солей.
Необходимо дополнительно уточнить, электропроводность одной пробы воды будет давать разные показания электропроводности при разных температурах. По этой причине, показания электропроводности обычно нормализуют или приводят к эталонному значению в 25 градусов Цельсия. Это называется удельной электропроводностью. Электропроводность воды увеличивается примерно на 2% при каждом повышении температуры на 1 градус Цельсия.
Используя данный факт, большинство EC- и TDS-метров будут оснащены встроенным термометром, который будет автоматически приводить или нормализовать электропроводность по температуре 25 градусов Цельсия. Следует обратить внимание на то, что температурная компенсация различается в зависимости от типа раствора, например, для сверхчистой воды коэффициент пересчета составляет 5,5%.
Следует обратить внимание на то, что коэффициент корреляции также сильно зависит от типа раствора, который вы проверяете. Большинство TDS-метров установлены на определенную корреляцию или коэффициент и подходят только для проверки воды. В то же время, существуют более дорогие TDS-метры, которые предусматривают ручную регулировку коэффициента корреляции, позволяя, тем самым, пользователю точно определить TDS различных известных растворов.
Формула расчета TDS в ppm = Электропроводность в мС/см x коэффициент корреляции
В связи с этим, первым шагом будет перевод нашего значения электропроводности из мС/см в мкС/см (микросименсы на сантиметр), просто умножив на 100.
0.3 мС/см x 100 = 300 мкС/см
Давайте умножим нашу электропроводность в мкС/см на коэффициент корреляции.
300 мкС/см x 0.5 = 150 ppm
Рассчитанная в нашем примере проверки пробы воды общая минерализация (TDS) равна 150 ppm.
Наиболее важными параметрами для кондуктометра является чувствительность измерения и наличие температурной компенсации.
