Mesurador de conductivitat elèctrica: una guia completa per a principiants
En el context modern del control de qualitat, la monitorització ambiental i la fabricació especialitzada, la capacitat d'avaluar amb precisió la composició dels fluids és primordial.conductivitat elèctrica(EC) es presenta com un paràmetre fonamental, que ofereix informació crítica sobre la concentració total de material iònic dissolt dins d'una solució.mesurador de conductivitat elèctrica(EC Meter) és l'instrument analític indispensable per quantificar aquesta propietat.
Aquesta guia completa està dissenyada tant per a professionals com per a principiants, i proporciona un desglossament rigorós dels principis, la funció, el calibratge i les diverses aplicacions del mesurador d'EC, garantint que els principiants puguin integrar amb confiança aquesta tècnica de mesura essencial en el seu flux de treball operatiu.
Índex:
1. Què és la conductivitat elèctrica?
2. Què és un mesurador de conductivitat elèctrica?
3. Quin és el principi de funcionament del mesurador de conductivitat elèctrica?
4. Què mesura un mesurador de conductivitat elèctrica?
5. Tot tipus de mesuradors de conductivitat elèctrica
6. Com calibrar un mesurador de conductivitat elèctrica?
7. Àmplies aplicacions del mesurador de conductivitat elèctrica
8. Quina diferència hi ha entre un conductímetre elèctric i un pH-metre?
I. Què és la conductivitat elèctrica?
conductivitat elèctrica(κ) és la mesura de la capacitat d'una substància per transmetre un corrent elèctric. En solucions aquoses, aquesta transmissió no s'aconsegueix mitjançant electrons lliures (com en els metalls) sinó pel moviment d'ions dissolts. Quan les sals, els àcids o les bases es dissolen en aigua, es dissocien en cations carregats positivament i anions carregats negativament. Aquestes partícules carregades permeten que la solució condueixi l'electricitat.
En general, la conductivitat (σ) es defineix matemàticament com el recíproc de la resistivitat (ρ), cosa que indica la capacitat d'un material per conduir un corrent elèctric (σ = 1/ρ).
Per a les solucions, la conductivitat depèn directament de la concentració d'ions; simplement,una concentració més alta d'ions mòbils resulta directament en una conductivitat més alta.
Tot i que la unitat internacional estàndard (unitat SI) per a la conductivitat és el siemens per metre (S/m), en aplicacions pràctiquescomanàlisi de la qualitat de l'aiguai anàlisi de laboratori, els valors micro-Siemens per centímetre (µS/cm) o mil·li-Siemens per centímetre (mS/cm) sónmés comuns i àmpliament utilitzats.
II. Què és un mesurador de conductivitat elèctrica?
An mesurador de conductivitat elèctricaés un dispositiu analític precís dissenyat per mesurar la conductivitat d'una solució, que funciona aplicant un camp elèctric i quantificant el flux de corrent resultant.
L'instrument normalment consta de tres unitats funcionals principals:
1. La cel·la de conductivitat (sonda/elèctrode):Aquest és el sensor que entra en contacte amb la solució objectiu. Conté dos o més elèctrodes (sovint fets de platí, grafit o acer inoxidable) separats per una distància fixa.
2. La unitat de metre:Aquest és el component electrònic que genera la tensió d'excitació (CA) i processa el senyal del sensor.
3. El sensor de temperatura:Aquest component necessari sovint s'integra a la sonda per mesurar la temperatura de la mostra per a una compensació precisa.
El mesurador EC proporciona les dades essencials necessàries per a la gestió de processos on la concentració de sòlids dissolts és crítica, com ara la purificació d'aigua i la fabricació de productes químics.
III. Quin és el principi de funcionament del mesurador de conductivitat elèctrica?
El principi de mesura es basa en la relació entre la conductància i la resistència, mediada per una geometria fixa. Aquí, explorem junts els passos principals de mesura:
1. Aplicació de voltatge de CA:El mesurador aplica un voltatge de corrent altern (CA) precís i conegut entre els dos elèctrodes de la sonda, cosa que evita la polarització i la degradació de les superfícies dels elèctrodes.
2. Mesura de corrent:El conductímetre elèctric mesura la magnitud del corrent (I) que flueix a través de la solució, i aquest corrent és proporcional a la concentració d'ions mòbils.
3. Càlcul de la conductància:La conductància elèctrica (G) de la solució entre les dues plaques es calcula mitjançant una forma reordenada de la llei d'Ohm: G = I/V.
4. Determinació de la conductivitat:Per obtenir la conductivitat específica (κ), la conductància mesurada (G) es multiplica per la constant de cel·la de la sonda (K): κ = G · K. La constant de cel·la (K) és un factor geomètric fix definit per la distància (d) entre els elèctrodes i la seva superfície efectiva (A), K = d/A.
La conductivitat és molt sensible a la temperatura; un augment d'1 °C pot augmentar la lectura aproximadament un 2-3%. Per garantir que els resultats siguin comparables a nivell mundial, tots els mesuradors professionals d'EC utilitzen la compensació automàtica de temperatura (ATC).
El mesurador fa referència al valor de conductivitat mesurat a una temperatura estàndard, normalment 25 °C, utilitzant un coeficient de temperatura definit, la qual cosa garanteix que el valor informat sigui precís independentment de la temperatura real de la mostra durant la mesura.
IV. Què mesura un mesurador de conductivitat elèctrica?
Mentre que la sortida fonamental del mesurador EC ésConductivitat elèctrica, aquesta lectura s'utilitza habitualment per quantificar o estimar altres paràmetres crítics de la qualitat de l'aigua en diversos tipus de plantes industrials:
1. Conductivitat elèctrica (CE):La mesura directa, expressada en µS/cm o mS/cm.
2. Sòlids totals dissolts (TDS): TDSrepresenta la massa total de matèria orgànica i inorgànica dissolta per unitat de volum d'aigua, normalment expressada en mg/L o parts per milió (ppm). Com que l'EC està fortament correlacionada amb el contingut iònic (la fracció més gran de TDS), el mesurador d'EC pot proporcionar un valor TDS estimat mitjançant un factor de conversió (factor TDS), que normalment oscil·la entre 0,5 i 0,7.
3. Salinitat:Per a l'aigua salobre, l'aigua de mar i les salmorres industrials, l'EC és el principal determinant de la salinitat, que és la concentració total de totes les sals dissoltes a l'aigua, que normalment s'expressa en PSU (unitats pràctiques de salinitat) o parts per mil.
V. Tot tipus de mesuradors de conductivitat elèctrica
Els mesuradors d'EC en diverses configuracions estan dissenyats per complir els requisits específics de precisió, mobilitat i monitorització contínua, i aquí teniuelcomútipus de conductivitatmetresaixòes veuen amb freqüència en escenes industrials:
| Tipus de comptador | Característiques principals | Aplicacions típiques |
|---|---|---|
| Taula de treball(Grau de laboratori) | Màxima precisió, multiparàmetre (sovint combinat amb pH), registre de dades, compliment de GLP/GMP. | Laboratoris de recerca i desenvolupament, proves farmacèutiques i garantia de qualitat. |
| Portàtil(Grau de camp) | Memòria de dades integrada, robusta, que funciona amb bateria, adequada per a entorns durs. | Estudis ambientals, proves agrícoles i estudis hidrològics. |
| En línia/Industrial | Mesura contínua i en temps real en canonades o dipòsits, funcions d'alarma, sortides de 4-20 mA per a control PLC/DCS. | Aigua d'alimentació de calderes, control de torres de refrigeració, sistemes d'aigua ultrapura. |
| Butxaca (Mesurador de conductivitat de bolígraf) | Operació més petita i senzilla, generalment amb menor precisió i constant de cel·la. | Ús domèstic, aqüicultura i comprovacions bàsiques de TDS per a aigua potable. |
VI. Com calibrar un mesurador de conductivitat elèctrica?
La calibració regular és obligatòria per mantenir la precisió i la fiabilitat de qualsevol sistema de mesura de la conductivitat elèctrica. La calibració estandarditza la resposta del mesurador a valors coneguts, verificant la constant de cel·la (K).
Procediment de calibratge estàndard:
1. Selecció estàndard:Seleccioneu un certificatsolució estàndard de conductivitat(per exemple, solucions de clorur de potassi (KCl) amb valors coneguts com ara 1413 µS/cm o 12,88 mS/cm) que engloba el rang de mostra esperat.
2. Preparació de la sonda:Esbandiu bé l'elèctrode amb aigua desionitzada (DI) i després amb una petita quantitat de la solució estàndard per condicionar la superfície. Assequeu-lo amb paper sense borrissol; no l'eixugueu amb força.
3. Mesura:Submergiu completament la sonda a la solució estàndard, assegurant-vos que no quedin bombolles d'aire atrapades a prop de les superfícies dels elèctrodes. Deixeu que la temperatura s'estabilitzi.
4. Ajust:Inicia la funció de calibratge del mesurador. El dispositiu llegirà automàticament el valor estabilitzat i ajustarà internament els seus paràmetres (o demanarà a l'usuari que introdueixi el valor estàndard conegut).
5. Verificació:Per a treballs d'alta precisió, verifiqueu el calibratge utilitzant una segona solució estàndard diferent.
VII. Àmplies aplicacions del mesurador de conductivitat elèctrica
Les aplicacions de la mesura de l'EC són generalitzades i crítiques en diversos sectors:
1. Purificació de l'aigua:Monitorització de l'eficiència dels sistemes d'osmosi inversa (RO) i desionització. La conductivitat de l'aigua ultrapura és una mesura directa de la seva qualitat (µS/cm baixos indiquen una alta puresa).
2. Ciències ambientals:Avaluació de la salut general i la salinitat dels cossos d'aigua naturals (rius, llacs, aigües subterrànies), sovint utilitzada com a indicador de contaminació potencial o vessament mineral.
3. Agricultura i horticultura:Controlant elconcentració de la solució de nutrientsen hidroponia i fertirrigació. La salut de les plantes està directament relacionada amb el nivell d'EC de l'aigua d'alimentació.
4. Control de processos industrials:Regulació dels cicles de purga en torres de refrigeració i calderes per prevenir la formació de calderes i la corrosió mantenint la concentració de sòlids dissolts dins dels límits acceptables.
5. Menjar i begudes:Control de qualitat, utilitzat per mesurar la concentració d'ingredients (per exemple, sal en solucions de salmorra o concentració d'àcid en begudes).
VIII. Quina diferència hi ha entre un conductímetre elèctric i un pH-metre?
Tot i que ambdues són eines essencials per a l'anàlisi de líquids, el mesurador d'EC ithepH-metremesuresurecaracterístiques fonamentalment distintives d'una solució:
| Característica | Mesurador de conductivitat elèctrica (mesurador EC) | pH-metre |
|---|---|---|
| Què mesura | La capacitat de la solució per conduir el corrent, determinada per la concentració total d'ions mòbils | La concentració (activitat) d'ions d'hidrogen (H+) |
| Què indica | Sòlids totals dissolts, salinitat i puresa | Acidesa o alcalinitat |
| Principi | Mesura del corrent elèctric sota un voltatge conegut | Mesura de la diferència de potencial a través d'una membrana de vidre sensible al pH |
| Unitats | µS/cm o mS/cm | unitats de pH (una escala logarítmica de 0 a 14) |
En una anàlisi exhaustiva de l'aigua, tots dos paràmetres són necessaris. Per exemple, mentre que una conductivitat alta indica que hi ha molts ions presents, el pH indica si aquests ions contribueixen predominantment a l'acidesa o l'alcalinitat.
Data de publicació: 04 de novembre de 2025