Кондуктометр лабораторный для дистиллированной воды инструкция по применению

Виды кондуктометровПринцип действия кондуктометровПрименение кодуктометров

Кондуктометры – необходимые приборы для предприятий, где нужно контролировать качество воды. В статье рассмотрим виды, конструкцию и принцип работы этих устройств, а также области их применения.

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

Раздельная конструкция

Интернет-магазин анализаторов жидкости

Виды кондуктометров

В зависимости от метода измерения кондуктометры бывают:

• Контактные;
• Бесконтактные.

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:

• Без термической компенсации;
• С термокомпенсацией;
• С возможностью произвольного выбора коэффициента температуры.

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:

• Двухэлектродный – падение напряжения определяется между токовыми электродами;
• Четырехэлектродный – к токовым электродам подводят напряжение от сети, а со вспомогательных электродов снимают падение напряжения.

Для анализа жидкой среды подходит второй способ. Когда проводимость определяют по четырехэлектродной схеме, устраняется вредное влияние поляризации электродов на процесс измерения.

Электропроводность определяется по формуле:
σ = k / R или σ = (k * i) / Uвых,
где

• σ – электропроводность, обратная сопротивлению величина,
• R – сопротивление ячейки,
• i – электрический ток,
• Uвых – падение напряжения (переменная величина),
• k = d / S – константа ячейки,
• d – расстояние между токовыми электродами,
• S – площадь токовых электродов.

Применение кодуктометров

Кондуктометры для воды и растворов широко применяются в следующих технических процессах и отраслях: 

• Предприятия теплоэнергетики;
• Фармацевтическое производство;
• Лабораторные исследования;
• Охрана окружающей среды;
• Анализ сточных вод;
• Системы водоподготовки;
• Оценка качества дистиллированной воды;
• Нефтехимия и химическое производство;
• Пищевая промышленность.

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.

Скачать статью в формате PDF

Заказать консультацию инженера

Порядок работы с кондуктометром 2139

1. Подготовьте анализируемый раствор, дистиллированную воду, фильтровальную бумагу.

2. Ополосните датчик дистиллированной водой и осушите его фильтровальной бумагой.

3. Опустите датчик в исследуемый раствор.

4. Включите кондуктометр.

5. На экране появляется значение электропроводности.

6. Запишите полученные значения в рабочий журнал.

7. Удалите из раствора измерительный электрод, промойте его дистиллированной водой и промокните фильтровальной бумагой.

8. Растворы исследуемых электролитов слейте в колбы с соот-ветствующими этикетками.

Пользуясь уравнением μ = χ· 1000/с, рассчитайте, исходя из удельной электрической проводимости и концентрации исследуемого раствора, молярную электрическую проводимость μ₂, а по уравнению α = μ / μ₂ рассчитайте степень диссоциации уксусной кислоты, приняв μ = 350 см 2 ·Cм∙моль -1 .

Для слабого электролита, типа уксусной кислоты, можно константу равновесия вычислить, зная степень диссоциации. Так как уксусная кислота диссоциирует на ионы:

СН₃СООН СН₃СОО + Н + , (5.14)

можно записать уравнение константы диссоциации:

(5.15)

Концентрации [CH₃COO ] = α · c, [H + ] = α · c, отсюда

К_дисс = так как α → 0. (5.16)

Определив экспериментально из соотношения молярной электропроводности и удельной электропроводности при бесконечном разведении значение степени диссоциации, по уравнению вычислите константу диссоциации, сравните ее с теоретическим значением и определите процентную ошибку эксперимента (табл. 5.4).

Исходя из молярной электропроводности, степени диссоциации и константы диссоциации, постройте графики на основе анализа всех данных, полученных индивидуально:

а) график зависимости молярной электрической проводимости от разведения (ордината μ, абсцисса – разведение·10 -3 );

б) график зависимости α_теор и α_эксп от концентрации раствора (ордината – α_теор , α_эксп, абсцисса – концентрация раствора с).

Сделайте обобщающие выводы по работе.

Т а б л и ц а 5.4

Задание к опыту 5.2.5

Номер варианта	с,моль/л	V(CH3COOH), мл	cм 2 ·моль — 1 ·См	Степень диссоц.	Конс-танта дис-социа-ции
0,01
0,03
0,04
0,05
0,08
0,10

Опыт 5.2.6. Измерение рН растворов рН-метром
и расчет их концентраций

Для точного определения рН растворов используется электрон-ный прибор с высокоомным входом – рН-метр. Принцип его работы ос­нован на измерении электродвижущей силы между стеклянным электро­дом, электродный потенциал которого зависит от рН среды, т.е. активности ионов водорода, и электродом сравнения, в качестве ко­торого используется хлорсеребряный электрод. Шкала рН-метра прог­радуирована в значениях рН и электродвижущей силы. Вели-чина рН определяется на приборе И-160М с точностью до 0,01 рН.

Порядок работы с прибором И-160МИ:

1. Включить прибор в сеть;

2. Нажать кнопку «ПУСК»;

3. Нажимая кнопку «РАЗМЕРНОСТЬ», установить единицы измерения рН;

4. Погрузить электродную систему (стеклянный электрод, хлорсеребряный электрод и термокомпенсатор) в стаканчик с раствором электролита. Записать значения рН на дисплее после установления постоянной величины (2-3 мин);

5. Извлечь электроды из исследуемого раствора, промыть дистиллированной водой, промокнуть фильтровальной бумагой;

6. Хлорсеребряный электрод поместить в стакан с насыщенным раствором KCl, стеклянный электрод – в стакан с дистиллированной водой;

7. Растворы электролитов слить в колбы с соответствующими этикетками.

Величина рН раствора чувствительна к различным примесям, по­этому химическую посуду для измерения рН необходимо тщательно промыть.

Из склянки с концентрацией кислоты 0,1 М методом разбавления приготовьте раствор с концентрациями кислоты или щелочи следующей молярности: 0,01 М, 0,001 М, 0,0001 М. Для этого рассчитайте не­обходимое количество исходной кислоты или щелочи 0,1 М для приго­товления 100 мл более разбавленных растворов: 0,01 М, 0,001 М, 0,0001 М. Отберите рассчитанное количество кислоты 0,1 М и с по­мощью пипетки налейте в мерную колбу емкостью 100 мл, добавьте дистиллированную воду до половины колбы, тщательно перемешайте, взбалтывая мерную колбу, далее долейте воду до метки.

Рассчитайте, чему равны рН растворов 0,01 М, 0,001 М, 0,0001 М, каково значение рОН растворов (табл.5.5).

Т а б л и ц а 5.5

Задание к опыту 5.2.6

Замерьте значения рН согласно вариантам соответственно для 4-х концентраций кислоты или основания. Сравните значения рН с теоретически вычисленными значениями. Покажите, на сколько единиц рН приводит разбавление исходного раствора кислоты или щелочи для 0,1М.

Сделайте вывод о том, какая из кислот или оснований является сильной, какая – слабой.

Опыт 5.2.7. Определение рН растворов солей

Из склянки с 0,1 М раствором соли приготовьте методом раз­бавления три раствора с концентрациями 0,1 М, 0,001 М, 0,0001 М. Для этого рассчитайте исходное количество 0,1 М раствора, необхо­димое для приготовления соответственно более разбавленных раство­ров на объем 100 мл. С помощью пипетки отберите необходимое коли­чество раствора соли, перенесите в мерную колбу на 100 мл, залей­те до половины водой, перемешайте и доведите объем до метки, до­бавляя дистиллированную воду (табл.5.6).

Определите с помощью прибора И-160 МИ рН растворов.

Вычислите концентрации ионов водорода, исходя из измеренных значений рН растворов солей, и рассчитайте константу гидролиза. При гидролизе по аниону (для 1 и 3 варианта) по формуле

К_г = (5.17)

а при гидролизе по катиону (для вариантов 2, 4, 5, 6) константа гид­ролиза определяется выражением

К_г = (5.18)

Докажите, что константа гидролиза не зависит от концентрации соли.

Для многоосновных кислот и оснований в уравнения 5.17 и 5.18 входит константа диссоциации по последней ступени.

Т а б л и ц а 5.6

Задание к опыту 5.2.7

Опыт 5.2.8. Определение рН растворов при гидролизе солей

Источник

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.

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:

• Без термической компенсации;
• С термокомпенсацией;
• С возможностью произвольного выбора коэффициента температуры.

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:

• Двухэлектродный – падение напряжения определяется между токовыми электродами;
• Четырехэлектродный – к токовым электродам подводят напряжение от сети, а со вспомогательных электродов снимают падение напряжения.

Для анализа жидкой среды подходит второй способ. Когда проводимость определяют по четырехэлектродной схеме, устраняется вредное влияние поляризации электродов на процесс измерения.

Моноблочная конструкция

Электропроводность определяется по формуле:

σ = k / R или σ = (k * i) / Uвых,

• σ – электропроводность, обратная сопротивлению величина,
• R – сопротивление ячейки,
• i – электрический ток,
• Uвых – падение напряжения (переменная величина),
• k = d / S – константа ячейки,
• d – расстояние между токовыми электродами,
• S – площадь токовых электродов.

Применение кодуктометров

Кондуктометры для воды и растворов широко применяются в следующих технических процессах и отраслях:

• Предприятия теплоэнергетики;
• Фармацевтическое производство;
• Лабораторные исследования;
• Охрана окружающей среды;
• Анализ сточных вод;
• Системы водоподготовки;
• Оценка качества дистиллированной воды;
• Нефтехимия и химическое производство;
• Пищевая промышленность.

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?

Источник

Как пользоваться кондуктометром по воде

мкСм/см, (2)

где — концентрация раствора, моль/л;

— предельная эквивалентная электрическая проводимость при 25 °С (табл.1), Ом ·см /(г-экв);

По характеру изменения электрической проводимости водных растворов вещества можно разделить на три основные группы:

1.1.1. Сильные кислоты и основания. Благодаря высокой подвижности ионов водорода или гидроксила растворы сильных кислот и щелочей хорошо проводят электрический ток. Соотношение между УЭП (мкСм/см) и концентрацией (мг/кг, в диапазоне концентраций до нескольких процентов) у соляной кислоты достигает 10, у едкого натра — 5. Поскольку сильные кислоты и основания при небольших концентрациях полностью диссоциированы, зависимости между их электрической проводимостью и концентрацией близки к прямым.

1.1.2. Соли сильных кислот и оснований. Подвижности ионов солей сравнительно мало различаются между собой, поэтому отношение УЭП к концентрации у этой группы веществ изменяется в относительно узких пределах — от 1,5 до 2,5. Для приближенных оценок можно принять, что солесодержание таких растворов, выраженное в мг/кг, примерно в два раза меньше их электрической проводимости в мкСм/см. При высокой степени диссоциации зависимость между электрической проводимостью и концентрацией у этой группы веществ (в диапазоне концентраций до нескольких процентов) также близка к прямой. Эти особенности позволяют выражать солесодержание растворов нескольких веществ в условной концентрации какой-либо одной соли (NaCl). Шкалы некоторых кондуктомеров градуируются в единицах условного солесодержания, такие приборы называются солемерами.

1.1.3. Слабые кислоты, основания и их соли. Вследствие существенного изменения степени диссоциации этой группы веществ УЭП таких растворов изменяется нелинейно. При значительном разбавлении (в чистых водах) слабые кислоты и основания, такие как углекислота и аммиак, полностью диссоциированы и электрическая проводимость их растворов близка к УЭП сильных кислот и оснований. По мере увеличения концентрации степень диссоциации этих веществ быстро снижается, соответственно уменьшается приращение их электрической проводимости.

Содержащиеся в воде недиссоциированные соединения, коллоидные и взвешенные вещества практически не оказывают заметного влияния на УЭП водных растворов. Концентрацию таких примесей нельзя измерить кондуктометрическим методом. К этой группе веществ относятся кремнекислота и многие органические соединения.

Подобно жесткости, щелочности, рН удельная электрическая проводимость является групповым показателем и характеризует содержание в воде ионов всех растворенных веществ. Непосредственно измерить концентрацию вещества по УЭП его раствора можно только в его монорастворах. Для определения методом кондуктометрии концентрации в многокомпонентном растворе какой-либо одной группы соединений используются специальные приемы подготовки пробы или специализированные системы измерения, рассматриваемые в разд.2.

Показатель УЭП может быть использован для проверки или упрощения полных анализов многокомпонентных растворов. Эта возможность основана на свойстве аддитивности — независимости одна от другой электрических проводимостей отдельных веществ в растворах невысокой концентрации (до нескольких г/кг). Согласно этому свойству УЭП раствора равна сумме электрических проводимостей содержащихся в нем веществ. Если, например, в химически очищенной или в котловой воде содержатся гидраты, карбонаты, хлориды, сульфаты, фосфаты, то сумма электрических проводимостей натриевых солей этих анионов, найденная из рис.1-6, должна быть равна измеренной при 25 °С электрической проводимости анализируемой пробы.

1.2. Влияние температуры на электрическую проводимость растворов

При увеличении температуры раствора возрастает подвижность ионов и снижается вязкость растворителя, что приводит к повышению УЭП раствора. Зависимость УЭП от температуры имеет вид

, (3)

где и — электрическая проводимость при температуре и 25 °С;

Источник

Порядок работы с кондуктометром 2139

1. Подготовьте анализируемый раствор, дистиллированную воду, фильтровальную бумагу.

2. Ополосните датчик дистиллированной водой и осушите его фильтровальной бумагой.

3. Опустите датчик в исследуемый раствор.

4. Включите кондуктометр.

5. На экране появляется значение электропроводности.

6. Запишите полученные значения в рабочий журнал.

7. Удалите из раствора измерительный электрод, промойте его дистиллированной водой и промокните фильтровальной бумагой.

8. Растворы исследуемых электролитов слейте в колбы с соот-ветствующими этикетками.

Пользуясь уравнением μ = χ· 1000/с, рассчитайте, исходя из удельной электрической проводимости и концентрации исследуемого раствора, молярную электрическую проводимость μ₂, а по уравнению α = μ / μ₂ рассчитайте степень диссоциации уксусной кислоты, приняв μ = 350 см 2 ·Cм∙моль -1 .

Для слабого электролита, типа уксусной кислоты, можно константу равновесия вычислить, зная степень диссоциации. Так как уксусная кислота диссоциирует на ионы:

СН₃СООН СН₃СОО + Н + , (5.14)

можно записать уравнение константы диссоциации:

(5.15)

Концентрации [CH₃COO ] = α · c, [H + ] = α · c, отсюда

К_дисс = так как α → 0. (5.16)

Определив экспериментально из соотношения молярной электропроводности и удельной электропроводности при бесконечном разведении значение степени диссоциации, по уравнению вычислите константу диссоциации, сравните ее с теоретическим значением и определите процентную ошибку эксперимента (табл. 5.4).

Исходя из молярной электропроводности, степени диссоциации и константы диссоциации, постройте графики на основе анализа всех данных, полученных индивидуально:

а) график зависимости молярной электрической проводимости от разведения (ордината μ, абсцисса – разведение·10 -3 );

б) график зависимости α_теор и α_эксп от концентрации раствора (ордината – α_теор , α_эксп, абсцисса – концентрация раствора с).

Сделайте обобщающие выводы по работе.

Т а б л и ц а 5.4

Задание к опыту 5.2.5

Номер варианта	с,моль/л	V(CH3COOH), мл	cм 2 ·моль — 1 ·См	Степень диссоц.	Конс-танта дис-социа-ции
0,01
0,03
0,04
0,05
0,08
0,10

Опыт 5.2.6. Измерение рН растворов рН-метром
и расчет их концентраций

Для точного определения рН растворов используется электрон-ный прибор с высокоомным входом – рН-метр. Принцип его работы ос­нован на измерении электродвижущей силы между стеклянным электро­дом, электродный потенциал которого зависит от рН среды, т.е. активности ионов водорода, и электродом сравнения, в качестве ко­торого используется хлорсеребряный электрод. Шкала рН-метра прог­радуирована в значениях рН и электродвижущей силы. Вели-чина рН определяется на приборе И-160М с точностью до 0,01 рН.

Порядок работы с прибором И-160МИ:

1. Включить прибор в сеть;

2. Нажать кнопку «ПУСК»;

3. Нажимая кнопку «РАЗМЕРНОСТЬ», установить единицы измерения рН;

4. Погрузить электродную систему (стеклянный электрод, хлорсеребряный электрод и термокомпенсатор) в стаканчик с раствором электролита. Записать значения рН на дисплее после установления постоянной величины (2-3 мин);

5. Извлечь электроды из исследуемого раствора, промыть дистиллированной водой, промокнуть фильтровальной бумагой;

6. Хлорсеребряный электрод поместить в стакан с насыщенным раствором KCl, стеклянный электрод – в стакан с дистиллированной водой;

7. Растворы электролитов слить в колбы с соответствующими этикетками.

Величина рН раствора чувствительна к различным примесям, по­этому химическую посуду для измерения рН необходимо тщательно промыть.

Из склянки с концентрацией кислоты 0,1 М методом разбавления приготовьте раствор с концентрациями кислоты или щелочи следующей молярности: 0,01 М, 0,001 М, 0,0001 М. Для этого рассчитайте не­обходимое количество исходной кислоты или щелочи 0,1 М для приго­товления 100 мл более разбавленных растворов: 0,01 М, 0,001 М, 0,0001 М. Отберите рассчитанное количество кислоты 0,1 М и с по­мощью пипетки налейте в мерную колбу емкостью 100 мл, добавьте дистиллированную воду до половины колбы, тщательно перемешайте, взбалтывая мерную колбу, далее долейте воду до метки.

Рассчитайте, чему равны рН растворов 0,01 М, 0,001 М, 0,0001 М, каково значение рОН растворов (табл.5.5).

Т а б л и ц а 5.5

Задание к опыту 5.2.6

Замерьте значения рН согласно вариантам соответственно для 4-х концентраций кислоты или основания. Сравните значения рН с теоретически вычисленными значениями. Покажите, на сколько единиц рН приводит разбавление исходного раствора кислоты или щелочи для 0,1М.

Сделайте вывод о том, какая из кислот или оснований является сильной, какая – слабой.

Опыт 5.2.7. Определение рН растворов солей

Из склянки с 0,1 М раствором соли приготовьте методом раз­бавления три раствора с концентрациями 0,1 М, 0,001 М, 0,0001 М. Для этого рассчитайте исходное количество 0,1 М раствора, необхо­димое для приготовления соответственно более разбавленных раство­ров на объем 100 мл. С помощью пипетки отберите необходимое коли­чество раствора соли, перенесите в мерную колбу на 100 мл, залей­те до половины водой, перемешайте и доведите объем до метки, до­бавляя дистиллированную воду (табл.5.6).

Определите с помощью прибора И-160 МИ рН растворов.

Вычислите концентрации ионов водорода, исходя из измеренных значений рН растворов солей, и рассчитайте константу гидролиза. При гидролизе по аниону (для 1 и 3 варианта) по формуле

К_г = (5.17)

а при гидролизе по катиону (для вариантов 2, 4, 5, 6) константа гид­ролиза определяется выражением

К_г = (5.18)

Докажите, что константа гидролиза не зависит от концентрации соли.

Для многоосновных кислот и оснований в уравнения 5.17 и 5.18 входит константа диссоциации по последней ступени.

Т а б л и ц а 5.6

Задание к опыту 5.2.7

Опыт 5.2.8. Определение рН растворов при гидролизе солей

Источник

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.

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:

• Без термической компенсации;
• С термокомпенсацией;
• С возможностью произвольного выбора коэффициента температуры.

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:

• Двухэлектродный – падение напряжения определяется между токовыми электродами;
• Четырехэлектродный – к токовым электродам подводят напряжение от сети, а со вспомогательных электродов снимают падение напряжения.

Для анализа жидкой среды подходит второй способ. Когда проводимость определяют по четырехэлектродной схеме, устраняется вредное влияние поляризации электродов на процесс измерения.

Моноблочная конструкция

Электропроводность определяется по формуле:

σ = k / R или σ = (k * i) / Uвых,

• σ – электропроводность, обратная сопротивлению величина,
• R – сопротивление ячейки,
• i – электрический ток,
• Uвых – падение напряжения (переменная величина),
• k = d / S – константа ячейки,
• d – расстояние между токовыми электродами,
• S – площадь токовых электродов.

Применение кодуктометров

Кондуктометры для воды и растворов широко применяются в следующих технических процессах и отраслях:

• Предприятия теплоэнергетики;
• Фармацевтическое производство;
• Лабораторные исследования;
• Охрана окружающей среды;
• Анализ сточных вод;
• Системы водоподготовки;
• Оценка качества дистиллированной воды;
• Нефтехимия и химическое производство;
• Пищевая промышленность.

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?

Источник

Как пользоваться кондуктометром по воде

мкСм/см, (2)

где — концентрация раствора, моль/л;

— предельная эквивалентная электрическая проводимость при 25 °С (табл.1), Ом ·см /(г-экв);

По характеру изменения электрической проводимости водных растворов вещества можно разделить на три основные группы:

1.1.1. Сильные кислоты и основания. Благодаря высокой подвижности ионов водорода или гидроксила растворы сильных кислот и щелочей хорошо проводят электрический ток. Соотношение между УЭП (мкСм/см) и концентрацией (мг/кг, в диапазоне концентраций до нескольких процентов) у соляной кислоты достигает 10, у едкого натра — 5. Поскольку сильные кислоты и основания при небольших концентрациях полностью диссоциированы, зависимости между их электрической проводимостью и концентрацией близки к прямым.

1.1.2. Соли сильных кислот и оснований. Подвижности ионов солей сравнительно мало различаются между собой, поэтому отношение УЭП к концентрации у этой группы веществ изменяется в относительно узких пределах — от 1,5 до 2,5. Для приближенных оценок можно принять, что солесодержание таких растворов, выраженное в мг/кг, примерно в два раза меньше их электрической проводимости в мкСм/см. При высокой степени диссоциации зависимость между электрической проводимостью и концентрацией у этой группы веществ (в диапазоне концентраций до нескольких процентов) также близка к прямой. Эти особенности позволяют выражать солесодержание растворов нескольких веществ в условной концентрации какой-либо одной соли (NaCl). Шкалы некоторых кондуктомеров градуируются в единицах условного солесодержания, такие приборы называются солемерами.

1.1.3. Слабые кислоты, основания и их соли. Вследствие существенного изменения степени диссоциации этой группы веществ УЭП таких растворов изменяется нелинейно. При значительном разбавлении (в чистых водах) слабые кислоты и основания, такие как углекислота и аммиак, полностью диссоциированы и электрическая проводимость их растворов близка к УЭП сильных кислот и оснований. По мере увеличения концентрации степень диссоциации этих веществ быстро снижается, соответственно уменьшается приращение их электрической проводимости.

Содержащиеся в воде недиссоциированные соединения, коллоидные и взвешенные вещества практически не оказывают заметного влияния на УЭП водных растворов. Концентрацию таких примесей нельзя измерить кондуктометрическим методом. К этой группе веществ относятся кремнекислота и многие органические соединения.

Подобно жесткости, щелочности, рН удельная электрическая проводимость является групповым показателем и характеризует содержание в воде ионов всех растворенных веществ. Непосредственно измерить концентрацию вещества по УЭП его раствора можно только в его монорастворах. Для определения методом кондуктометрии концентрации в многокомпонентном растворе какой-либо одной группы соединений используются специальные приемы подготовки пробы или специализированные системы измерения, рассматриваемые в разд.2.

Показатель УЭП может быть использован для проверки или упрощения полных анализов многокомпонентных растворов. Эта возможность основана на свойстве аддитивности — независимости одна от другой электрических проводимостей отдельных веществ в растворах невысокой концентрации (до нескольких г/кг). Согласно этому свойству УЭП раствора равна сумме электрических проводимостей содержащихся в нем веществ. Если, например, в химически очищенной или в котловой воде содержатся гидраты, карбонаты, хлориды, сульфаты, фосфаты, то сумма электрических проводимостей натриевых солей этих анионов, найденная из рис.1-6, должна быть равна измеренной при 25 °С электрической проводимости анализируемой пробы.

1.2. Влияние температуры на электрическую проводимость растворов

При увеличении температуры раствора возрастает подвижность ионов и снижается вязкость растворителя, что приводит к повышению УЭП раствора. Зависимость УЭП от температуры имеет вид

, (3)

где и — электрическая проводимость при температуре и 25 °С;

Источник

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.

Каким именно образом работают TDS метры и EC метры ?

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.

Фото: Mikhail Nilov, источник: pexels.com

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%.

Последний шаг – окончательный расчет TDS путем умножения нормализованного значения электропроводности на коэффициент корреляции. По результатам различных исследований, корреляция между электропроводностью и TDS воды обычно находится в диапазоне .5 — .8.

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.

Теперь, давайте рассчитаем TDS образца воды, если электропроводность при 25°C составляет .3 мС/см. Для упрощения, предположим, что коэффициент корреляции равен 0.5, что является показателем, который используется самыми простыми TDS-метрами для проверки воды.

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.

Используемые изображения:

1. Автор: Mikhail Nilov, источник: pexels.com