电厂化学仪表化学仪表及程控电导式分析仪器

$1电导式分析仪器导体：能导电的物质导体第一类导体：依靠自由电子的运动导电，例如金属、石墨和某些金属的化合物温度升高，导电能力减弱电阻率第二类导体：依靠离子在电场作用下的定向迁移而导电电解质及熔融状态下的电解质温度升高，导电能力增强电导率电导式分析仪器：测量第二类导体电导率的仪器。电导式分析方法：用测量溶液电导来确定电解质溶液中离子的深度的方法。特点：灵敏度极高，方法简单。应用：检测水纯度的理想方法。电导式分析仪器组成：电导池（传感器）变送部分显示器电导式分析仪器各部分作用：电导池作用：把被测电解质溶液的电导率转换变易测量的电量，即一定形状溶液的电导。变送部分作用：把传感器的电阻转换为显示装置所要求的信号形式。显示器作用：把传感器检测来的信号用被测参数的数值显示出来。电导池按工作原理分为：电极式电磁感应式变送部分可分为： 分压式 电桥式：平衡电桥不平衡式电桥Wheatstone电导率水质的重要指标25

C时一级化学除盐水电导率10S/cm一级化学除盐混床除盐水电导率0.2S/cm蒸馏水电导率：0.8~1.0S/cm进一步纯化后电导率：0.03~0.06S/cm电导式分析仪器基本知识LR＝ρ-------AR--电阻ΩL--电解质溶液导电的平均长度cmA--电解质溶液导电的有效面积cm2R

--电解质溶液的电阻率Ωcm电解质溶液的基本性质

导电性质：离子导电电导式分析仪器基本知识电导率：两电极板为单位面积，距离为单位长度时溶液的电导。电阻率的倒数，习惯用来表示溶液的导电能力。

k=1/ρ＝

(L/A)G

单位：Sm-1

电导： 衡量电解质溶液导电能力的物理量，电阻的倒数。

G＝1/R

单位：西门子S，1S=1

-1

电极常数：K=L/Ak=KGK—电极常数cm-1G—电导S-1k—电导率S.cm-1电导池电极常数的测量方法1标准电导溶液法：

已知：标准专门的氯化钾k，可以测量R;

可计算出

K＝k/G=kR电导池电极常数的测量方法2标准电极比较法已知电极常数K1

k1=K1G1

k2=KxG2

同一溶液k1=k2

所以Kx=K1G1/G2以上两种都是实验法

化学电池化学电池是化学能与电能互相转换的装置:A)在Zn、Cu电极及外接导线中，电子作为电荷载体在Zn片与Cu片间传递化学电池B)在溶液中，导电由阴、阳离在溶液中，导电由阴、阳离子的迁移完成子的迁移完成在左半电池中：Zn2+

→←SO42－

在右半电池中：Cu2+

→←SO42－

盐桥中：Ｋ＋→右左←Cl－

化学电池C)电极表面电极表面/溶液界面，通过电极反应溶液界面，通过电极反应通过氧化还原反应(半电池反应)将电子与离子两个通道结合起来：阳极：Zn(s)

Zn2++2e氧化反应阴极：Cu2++2eCu(s)还原反应电池总反应：

Zn(s)+Cu2+Zn2++Cu(s)化学电池阴极与阳极无论是原电池还是电解池阳极：发生氧化反应（Anode）阴极：发生还原反应（Cathode)(1)原电池：能自发地将化学能变成电能，电极反应是自发进行(2)电解池：不能自发地将化学能变成电能，而需要从外部电源提供能量,使电极反应进行影响电导率测量的因素１

κt，κt0溶液温度分别为t0和t时的电导率uS/cmβ1β2溶液的电导率温度系数β2一般很小，可忽略不计。1温度对溶液电导率的影响β1酸类在0.016℃-1<β1碱类在0.019℃-1<β1盐类在0.023℃-1影响电导率测量的因素２2电导池电极极化对电导率测量的影响电导池、电解池浓差极化：由离子浓度分布不均匀产生内电场的现象。阻止离子导电，增大了电阻，减小了电导率。化学极化：在外电场作用下电极发生化学反应，生成物在电极与溶液间形成一反向电势的原电池。增加了电阻，减小了电导率。影响电导率测量的因素２2电导池电极极化对电导率测量的影响

化学反应生成物减少了电极的接触面，增加了电阻，减小了电导率。解决办法：1.交流电源：2.电极处理：浓度高铂黑电极；浓度低光亮电极。大大增大有效面积，减少电极表面电流密度，可削弱浓溶液的化学极化。

但铂黑电极表面有吸附溶质，易造成浓差极化，稀溶液不宜用铂黑电极。影响电导率测量的因素３3电导池电极系统的电容对电导率测量的影响静电容C1、C1’：电极和溶液接触处的两层电荷之间的电容与溶液电阻相串联。电解质电容C0：因电荷的互相迁移及电荷对于电极的迁移所形成的电容。几何电容：两电极之间的几何电容。很小可忽略不计。电导池的交流等效电路电路分析：电源频率越高C1‘C1就越小，C1C1‘的分压越小；而C0旁路作用越大。影响电导率测量的因素３3电导池电极系统的电容对电导率测量的影响

解决办法：1.交流电源：浓度高采用高频；浓度低采用低频。在线电导仪，电缆较长较少采用高频2.增设电容补偿电路3.电导仪采用较短的电极电缆线影响电导率测量的因素44、一些可溶性气体如氨气溶于水形成弱碱二氧化碳溶于水成为弱酸性溶液增强了导电能力，增大了电导率，放大了十倍，至几十倍。解决的办法：①加热沸腾，可使气体逸出，但水样浓缩，浓缩倍率不易稳定1)高纯水质的测定纯水的电导率510-8S·cm-1

(2)强电解质溶液总浓度的测定土壤,海水的盐度

(3)大气污染物测定

SO3NO2,吸收后测量电导变化直接电导法的应用(量程电导率us/cm电阻率Ωcm测量频率Hz电极10～0.1～107140HzDjs-1光亮电极20～0.3～3.33×106140HzDjs-1光亮电极30～1～106140HzDjs-1光亮电极40～3～3.33×105140HzDjs-1光亮电极50～10～105140HzDjs-1光亮电极60～30～3.33×104140HzDjs-1铂黑电极70～100～104140HzDjs-1铂黑电极80～300～3.33×103140HzDjs-1铂黑电极90～103～1031000Djs-1铂黑电极100～3000～333.331000Djs-1铂黑电极110～104～1001000Djs-1铂黑电极120～105～101000Djs-1铂黑电极$2.2电导式分析仪器第11个和第12个量程的分压电阻由一个固定电阻与一个可调电阻并联而成？由于工艺上精确制造小电阻较为困难。电极常数调节电路当用不同常数的电极去测量电导率一定的溶剂时，将得到不同的Rx（因R＝K/k）假设溶液的电导率为k实，如放大倍数不变则

K↑→Rx↑→Em↓→指示值k↓<k实

K↓→Rx↓→Em↑→指示值k↑>k实可以通过调节放大倍数来使指示值不变电极常数调节电路选择第7量程R9＝R15＝100，R11＋Rp2=10k即K＝1/CM的电极测量电导率为100uS/cm的溶液所呈现的电阻值。是该量程的满度值，此时指示应最大。否则调节放大倍数RP3。同样道理：R11＋Rp2=9K，即对应K＝0.9/CM的电极。依此类推，可得到其它电极常数值。R=K/k=1/100*106=104DDS-11A电导率仪器的使用方法1、准备调好机械零点，校正放到“校”，开电预热。2、粗测：调好电极常数旋RP2钮对应所选电极常数，校下调节电位器RP3使指满刻度先放12档，再逐档降低。DDS-11A电导率仪器的使用方法3、细测A选频率和电极B校正C测量测量高纯水时，应进行电容补偿7230分光度计电路系统框图41稳压电源光源溴钨灯单色光器光栅比色皿玻璃光电元件光电池低阻放大器模数转换单片机CPU数模转数串口通讯内存程序存贮器设置数据存贮器电流电压转换4~20mA电流开关量输入开关量输出按键输入显示电源电导池测量原理UsrRxRfRUscA反相比例放大器＋—理想运放满足：U＋＝U-I＋-＝0电磁浓度计电磁浓度计摩尔电导率：在相距1cm面积各为1cm2的两平行板电极之间，充以1mol/L浓度的某种溶液，所呈现的电导值。符号“Λm”单位为S/(cm.mol/L)溶液的电导率k=Λmc＝Λmp/Mc浓度

c=p/M摩尔质量Kg/mol质量浓度Kg/L电导率表示水质时，是指水中各种离子导电能力的总和，电导率只能大约表示水中的总含盐量。电导率仪表直接以浓度为标尺单位时，应称作浓度计。电导率仪的测量范围必须限定在函数的单值区间。电磁浓度计：传感器一般有浸没式和流通式。优点：较易密封和防腐。传感器反应速度快。第1章电导分析仪器习题1、导体一般可分为哪两类？它们各自是如何导电的？各自的代表物质有哪些？各自温度特性如何？2、什么是电导式分析法？3、电导式分析仪器一般由哪几部分组成？各自的作用是什么？4、电导率、电导、电极常数各自的概念是什么？5、电导池一般分为哪几类？6、电极常数的测量常采用什么方法？一般有哪几种？7、影响电导率测量的因素有哪几种？各自如何克服？8、画出分压式电导率仪的简单原理示意图？说出