電導率單位換算及測定

一、電導率：
電導率（total dissolved solids）簡稱為：T.D.S。電導率是物體傳導電流的能力。電導率測量儀的測量原理是將兩塊平行的極板，放到被測溶液中，在極板的兩端加上一定的電勢（通常為正弦波電壓），然後測量極板間流過的電流。根據歐姆定律，電導率(G)--電阻(R)的倒數，是由電壓和電流決定的。
電導率的基本單位是西門子（S），原來被稱為姆歐，取電阻單位歐姆倒數之意。因為電導池的幾何形狀影響電導率值，標準的測量中用單位電導率S/cm來表示，以補償各種電極尺寸造成的差別。單位電導率（C）簡單的說是所測電導率（G）與電導池常數(L/A)的乘積.這裡的L為兩塊極板之間的液柱長度，A為極板的面積。=ρl=l/σ
(1)定義或解釋 電阻率的倒數為電導率。σ=1/ρ
(2)單位:在國際單位制中,電導率的單位是西門子/米。
(3)說明 電導率的物理意義是表示物質導電的性能。
電導率越大則導電性能越強,反之越小。

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電導率儀

1、電導率儀和電阻率儀之間的單位換算
1.電導率儀就是電阻率的倒數是電導率，單位是西門子/m，1西門子＝1/Ω
電導的單位用姆歐又稱西門子。用S表示，由於S單位太大。常採用毫西門子
1uS/cm=0.001mS/cm ；1000uS/cm=1mS/cm
2.電阻率儀的單位是Ω.cm,即歐姆釐米。
水的電導率和電阻率之間的測量方法
1.水的電阻率是指某一溫度下，邊長為1cm正方體的相對兩側間的電阻，單位為Ω.cm或MΩ.cm。電導率為電阻率的倒數，單位為S/cm（或μs/cm）。水的電阻率（或電導率）反映了水中含鹽量的多少。是水的純度的一個重要指標，水的純度越高，含鹽量越低，水的電阻率越大（電導率越小）。
2.水的電阻率（或電導率）受水的純度、溫度及測量中各種因素的影響，純水電阻率（或電導率）的測量是選擇動態測量方式，並採用溫度補償的方法將測量值換算成25℃的電阻率，以便於進行計量和比較。
3.水的硬度
水的硬度是指水中鈣、鎂離子的濃度，硬度單位是ppm，1ppm代表水中碳酸鈣含量1毫克/升（mg/L）。
硬度單位換算：
硬度單位 ppm 德國硬度 法國硬度 英國硬度
1ppm = 1.000ppm 0.0560 0.1 0.0702
1德國硬度= 17.847ppm 1 1.7847 1.2521
1法國硬度= 10.000ppm 0.5603 1 0.7015
1英國硬度= 14.286ppm 0.7987 1.4285 1

TDS和電導率
1、TDS是英文 tatal dissolved solids 的縮寫，中文譯名為溶解性總固體（溶解於水中的總固體含量），單位為毫克/升（ppm）。表示1升水中溶有多少毫克溶解性總固體。
2、TDS具體都包含哪些東西？
TDS就是水中溶解物質的總含量，由於水的溶解性超強，所以水裡包括鈣鎂離子、膠體、懸浮顆粒物、蛋白質、病毒、細菌、微生物及屍體以及更微小的重金屬離子。我們都知道純淨的水中含有的溶解性固體是很少的，一般只有零到幾十毫克/升左右。若水汙染或已經溶進許多可溶性物質後，其總固體的含量也就隨著可溶解物質增多而增多。
3、什麼是TDS值 ？ TDS筆的用途？
TDS筆就是專門用來測量水中可溶性物質含量的儀器。其測量原理實際上是通過測量水的電導率從而間接反映出 TDS 值。
在物理意義上來說，水中溶解物越多，水的 TDS 值就越大，水的導電性也越好，其電導率值也越大。
例如：A、B兩種水質，其中A水TDS值為200；B水TDS值為260，那麼B水的電導率要高於A水，說明B水汙染程度比A水嚴重些。
4、什麼是TDS值
TDS筆或者其他類似儀器顯示出來的TDS值指的是電導率，代表TDS的意義，間接反映了某種水中所含的溶解性固體的含量多少，對於人體飲用來說，它十分關鍵了。
世界衛生組織規定的適合人體飲用水的TDS值標準為50以內
香港標準在80以內，100以下可以接受
國家標準GB5749-2006《生活飲用水衛生標準》中對飲用自來水的溶解性總固體（TDS）有限量要求：溶解性總固體≤1000 mg/L 顯然與國際標準差距太大了。隨著工業的發展，水中汙染物品種及數量增多，該數值可能早已不符合人體飲用標準了。
當TDS值超過200，為工業用水標準，300以上是被工業汙染過的水。
各種水的TDS值是多少？
不同地區的自來水TDS值是不同的，北方地區偏高。一般自來水廠的水TDS值在180—260左右，如果是深井地下水要偏高，在300左右，有的地方處於工業區，地下水體被汙染後更高都有可能。
一般反滲透（RO）技術正常處理的水在50以內，符合人體飲用。只是可以大概地由TDS來估計電導率的高低。TDS只是指水體中總的融解固體，即離子的總和。可是不同的離子的導電性能是不同的，所以即使在同樣的TDS下，由於水體的組成結垢不同，電導率也是不同的。
經驗公式：TDS等於電導率乘以0.5-0.7

電導率測定
度量物體導電能力大小的物理量叫電導G，它與電阻R互為倒數G=1/R=I/E（其中I：通過導體的電流；E：兩電極間的電位差）。
R = ρ*L/A，ρ稱為電阻率表示A=1m2，L=1m的立方體導體所具有的電阻。
G= 1/ρ*A/L=κ*A/L，其中κ稱為電導率，它表示A=1m2，L=1m的立方體液柱所具有的電導。G的單位為西（符號S，即Ω-1），κ 的單位為西• 米-1 。（符號為S• m-1）。
電解質溶液的電導率不僅與電解質的本性、溶劑的性質和溫度有關，而且與溶液的濃度有關，因 此電導率常作為溶液含鹽量和純水和蒸汽品質的 重要指標；以測定電解質溶液的電導為基礎的分析方法稱為 電導分析法。電導率的測量受溫度、電極常數和交流電源頻率等因素的影響。

1、交流電導測定法
在交流電導測量中,為了防止電導池的極化產生嚴重的測量誤差,要求用交流電源作為測量電源.
電極極化引起的誤差為: ,ΔR為所測的電阻誤 2 / P R R ≈ ω Δ 差,P為極化電動勢,ω為交流測量電源的角頻率,RSOL 為試 液電阻. ω增大可以減小測量誤差. 採用交流電源後,電導電極的極間電容對測量結果造成誤差:−ΔR≈R3ω2Cp,Cp為極間電容.在測量電源為交流時,電導池不再是一個純電阻,而是包括容抗在內的阻抗了,其總的電導值為兩者的電導值矢量和, 造成電導儀在實際測量中的誤差.


圖中RL1和RL2代表電導電極的引線電阻,常可忽略; CDL1和CDL2是兩個電極片雙層電容,是由兩個電極表面上的雙電層形成的; Cp是極間電容; RSOL是電極之間的溶液電阻;Z1和Z2表示的元件代表在兩個電極片上感應電的阻抗,即極化電阻.
當電導池兩端施加一個交流電時,那它將流經CDL和RSOL,同時也流過Cp。由於CDL對交流電而言提供了一個低阻通路,Z1和Z2分別被CDL1 和CDL2所短路,因此,如果Cp很小和CDL很大時,電導 池的阻抗就近似為RSOL. 實際上,雙層電容器電容依靠鉑電極塗一層海綿狀的鉑黑而大大地增加表面積,故測量高電阻溶液時僅僅Cp有效,等 效電路可簡化為Cp和RSOL的並聯.
當ωCpRSOL1時,則Z=RSOL;當Cp和RSOL一定, ω增大則測量誤差增大.因此,當測量電阻一定時,電導電極的極間電容愈大,則測量電源的頻率就愈低,反之亦然.
當電導電極的極間電容一定時,測量電阻愈大,則測量電源的頻率就愈低,反之亦然.這就要求在進行電導測量時正確選擇電源的頻率,否則可對於電導率高的溶液應該用高頻交流電源,且用電導池常數(L/A)大的鉑黑電極，以減小極化的影響; 對於電導率低的溶液應該用低頻交流電源,且用電導池常數(L/A)小的光亮電極，以減小容抗的影響；

2、純水電導率的測量
測量電導率較高（電阻率較小）的水樣，電極表面極化 電阻的影響較大，因此採用較高頻率的測量電源，通過 微分電容的短路作用，消除電極表面極化電阻的影響；用高頻交流電源，使CDL1、CDL2和Cp的容抗XC1、XC2和XCp降低，將使測量誤差增加；用低頻交流電源，使CDL1、CDL2和Cp的容抗XC1、XC2和XCp增大，同時，測量電導率很小（電阻率很大）的水樣，電極表面極化電阻的影響較小可忽略，從而XC1與Z1並聯、 XC2與Z2並聯的值都很小，使用電導池常數小的電極，可 以使RSOL值增大，以減小測量誤差。
推薦選擇的電極常數：

由以上可以看出總的來說有以下幾點：
（1）電極常數的選擇和測量頻率的選擇對純度水電導率的準確測量至關重要。電導率低，選低頻、小電極常數；電導率高，選高頻、大電極常數；
（2）測量凝結水、給水和蒸汽的氫電導率，其溫度係數隨溫度和電導率變化。嚴格控制水樣溫 度或選用具有非線性自動溫度補償功能的電導率 儀表可有效減少溫度變化引起的測量誤差。
（3）採用在線法對氫電導率測量電極的電導池常數進行檢驗校正，可以減少電極常數不準確 引起的誤差。
（4）在氫型交換柱裝樹脂和使用過程中應儘量避免樹脂層中存在氣泡。
（5）應注意避免氫型交換柱所使用的陽離子交換樹脂有裂紋。
（6）使用氫型變色陽離子交換樹脂是解決氫型交換樹脂失效引起的錯誤信息的有效措施 ?
（7）氫型陽離子交換樹脂再生度低會造成測量結果偏低。