電導率

中文名稱：電導率

英文名稱：conductivity;electric conductivity

定義1：

在介質中該量與電場強度之積等于傳導電流密度。對于各向同性介質，電導率是標量；對于各向異性介質，電導率是張量。

應用學科：

電力（一級學科）；通論（二級學科）

定義2：

邊長為1cm的立方體內所包含溶液的電導。

應用學科：

機械工程（一級學科）；分析儀器（二級學科）；電化學式分析儀器-電化學式分析儀器一般名詞（三級學科）

定義3：

以數(shù)字表示溶液傳導電流的能力。單位以每米毫西門子（mS/m）表示。

應用學科：

生態(tài)學（一級學科）；水域生態(tài)學（二級學科）

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電導率

電導率，物理學概念，指在介質中該量與電場強度之積等于傳導電流密度。對于各向同性介質，電導率是標量；對于各向異性介質，電導率是張量。生態(tài)學中，電導率是以數(shù)字表示的溶液傳導電流的能力。單位以每米毫西門子（mS/m）表示。

定義

　　（1）英文：conductivity （or specific conductance）

　　（2）定義：電阻率的倒數(shù)為電導率，σ=1/ρ 。除非特別指明，電導率的測量是標準溫度（ 25 °C ）。 溫度

　　（3）單位：在單位制中，電導率的單位稱為西門子米（S/m），其它單位有：MS/m，S/cm，μS/cm。1MS/m=1000000S/m，1S/m=1000mS/m=1000000μS/m=10mS/cm=10000μS/cm。 /

　　（4）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。另外，不少人將電導跟電導率混淆：電導是電阻的倒數(shù)，電導率是電阻率的倒數(shù)。

　　BEC-200A型中文在線電導率儀是全中文顯示、中文菜單式操作、全智能、多功能、測量性能高、環(huán)境適應性強等特點。二次表配上常數(shù)為1.0或10的電極可測量一般液體的電導率；配上0.1或0.01的電極，能準確測量純水或超純水的電導率，特別適用于電廠鍋爐給水和蒸汽冷凝水等高純水電導率的在線連續(xù)監(jiān)測。

影響因素

　　（1）溫度：電導率與溫度具有很大相關性。金屬的電導率隨著溫度的增高而降低。半導體的電導率隨著溫度的增高而增高。在一段溫度值域內，電導率可以被近似為與溫度成正比。為了要比較物質在不同溫度狀況的電導率，必須設定一個共同的參考溫度。電導率與溫度的相關性，時?？梢员磉_為，電導率對上溫度線圖的斜率。

　　（2）摻雜程度：固態(tài)半導體的摻雜程度會造成電導率很大的變化。增加摻雜程度會造成高電導率。水溶液的電導率高低相依于其內含溶質鹽的濃度，或其它會分解為電解質的化學雜質。水樣本的電導率是測量水的含鹽成分、含離子成分、含雜質成分等等的重要指標。水越純凈，電導率越低（電阻率越高）。水的電導率時常以電導系數(shù)來紀錄；電導系數(shù)是水在 25°C 溫度的電導率。

　　（3）各向異性：有些物質會有異向性 （anisotropic） 的電導率，必需用 3 X 3 矩陣來表達（使用數(shù)學術語，第二階張量，通常是對稱的）。

測量方法

　　電導率的測量通常是溶液的電導率測量。固體導體的電阻率可以通過歐姆定律和電阻定律測量。電解質溶液電導率的測量一般采用交流信號作用于電導池的兩電極板，由測量到的電導池常數(shù)K和兩電極板之間的電導G而求得電導率σ。

　　電導率測量中zui早采用的是交流電橋法，它直接測量到的是電導值。zui常用的儀器設置有常數(shù)調節(jié)器、溫度系數(shù)調節(jié)器和自動溫度補償器，在一次儀表部分由電導池和溫度傳感器組成，可以直接測量電解質溶液電導率。

性能特點

　　●全中文顯示,界面友好：所有的數(shù)據、狀態(tài)和操作提示都是中文顯示,*沒有廠家自己定義的符號或代碼。

　　●簡單的菜單結構，文本式的人表對話：使用起來更清晰、方便，按照屏幕上的提示就可操作。

　　●多參數(shù)同時顯示：同時顯示電導率、輸出電流、溫度、時間和狀態(tài)。

　　●（超）純水的自動補償：對于超純水,實現(xiàn)了顯示25℃時的電導率自動溫度補償。

　　●記事本功能：忠實記錄儀表的操作使用情況和報警的發(fā)生時間,便于管理。

　　●歷史曲線和數(shù)字記錄儀功能：二次表每隔5分鐘自動存儲一次測量數(shù)據,可連續(xù)存儲一個月的電導率。

　　●數(shù)字時鐘功能：顯示當前的時間,為數(shù)字記錄儀功能提供時間基準。

　　●背光功能：可在光線昏暗或*沒光亮的環(huán)境下使用，根據溫度變化，自動調節(jié)對比度到zui清晰。

　　●防程序飛死：看門狗程序確保儀表不會死機，這是在線式儀表的基本要求。

　　●輸出電流設置與檢查功能：手動電流源功能,可檢查和任意設定輸出電流值,方便檢測記錄儀和下位機。

　　●軟件設定電流輸出方式：軟件選擇是0～10mA或4～20mA輸出。

應用領域

　　●電廠-水處理；

　　●水廠和污水廠-廢水處理；

　　●造紙-生產過程/廢水處理；

　　●化工煉油-生產過程/廢水處理；

　　●冶金和采礦-生產過程/廢水處理；

　　●食品和飲料-生產過程/廢水處理；

　　●醫(yī)藥行業(yè)-生物反應和發(fā)酵/廢水處理；

　　●半導體-生產過程/廢水處理/高純水生產。

技術參數(shù)

電導率的測量原理

　　電導率的測量原理是將相互平行且距離是固定值L的兩塊極板（或圓柱電極），放到被測溶液中，在極板的兩端加上一定的電勢（為了避免溶液電解，通常為正弦波電壓，頻率～3kHz）。然后通過電導儀測量極板間電導。 1

　　電導率的測量需要兩方面信息。一個是溶液的電導G，另一個是溶液的幾何參數(shù)K。電導可以通過電流、電壓的測量得到。根據關系式S=K×G可以等到電導率的數(shù)值。這一測量原理在直接顯示測量儀表中得到廣泛應用。

　　而K= L /A

　　A——測量電極的有效極板

　　L——兩極板的距離

　　這一值則被稱為電極常數(shù)。在電極間存在均勻電場的情況下，電極常數(shù)可以通過幾何尺寸算出。當兩個面積為1cm的方形極板，之間相隔1cm組成電極時，此電極的常數(shù)K=1cm。如果用此對電極測得電導值G=1000μs，則被測溶液的電導率K=1000μs/ cm。

　　一般情況下，電極常形成部分非均勻電場。此時，電極常數(shù)必須用標準溶液進行確定。標準溶液一般都使用KCl溶液這是因為KCl的電導率的不同的溫度和濃度情況下非常穩(wěn)定，準確。0.1mol/l的KCl溶液在25℃時電導率為12.88ms/cm。

　　所謂非均勻電場（也稱作雜散場，漏泄場）沒有常數(shù)，而是與離子的種類和濃度有關。因此，一個純雜散場電極是zui復雜的電極，它通過一次校準不能滿足寬的測量范圍的需要。

電導電極的種類

　　電導電極一般分為二電極式和多電極式兩種類型。

　　二電極式電導電極是目前國內使用zui多的電導電極類型，實驗式二電極式電導電極的結構是將二片鉑片燒結在二平行玻璃片上，或圓形玻璃管的內壁上，調節(jié)鉑片的面積和距離，就可以制成不同常數(shù)值的電導電極。通常有K=1.K=5.K=10等類型。而在線電導率儀上使用的二電極式電導電極常制成圓柱形對稱的電極。當K=1時，常采用石墨，當K=0.1.0.01時，材料可以是不銹鋼或鈦合金。

　　多電極式電導電極，一般在支持體上有幾個環(huán)狀的電極，通過環(huán)狀電極的串聯(lián)和并聯(lián)的不同組合，可以制成不同常數(shù)的電導電極。環(huán)狀電極的材料可以是石墨、不銹鋼、鈦合金和鉑金。

　　電導電極還有四電極類型和電磁式類型。四電極電導電極的優(yōu)點是可以避免電極極化帶來的測量誤差，在國外的實驗式和在線式電導率儀上較多使用。電磁式電導電極的特點是適宜于測量高電導率的溶液，一般用于工業(yè)電導率儀中，或利用其測量原理制成單組分的濃度計，如鹽酸濃度計、硝酸濃度計等。

電導電極常數(shù)

　　根據公式K=S/G，電極常數(shù)K可以通過測量電導電極在一定濃度的KCL溶液中的電導G來求得，此時KCL溶液的電導率S是已知的。

　　由于測量溶液的濃度和溫度不同，以及測量儀器的精度和頻率也不同，電導電極常數(shù)K有時會出現(xiàn)較大的誤差，使用一段時間后，電極常數(shù)也可能會有變化，因此，新購的電導電極，以及使用一段時間后的電導電極，電極常數(shù)應重新測量標定，電導電極常數(shù)測量時應注意以下幾點：

　　1． 測量時應采用配套使用的電導率儀，不要采用其它型號的電導率儀。

　　2． 測量電極常數(shù)的KCL溶液的溫度，以接近實際被測溶液的溫度為好。

　　3． 測量電極常數(shù)的KCL溶液的濃度，以接近實際被測溶液的濃度為好。

電導率的溫度補償

　　電導率測量是與溫度相關的。溫度對電導率的影響程度依溶液的不同而不同，可以用下面的公式求得：

　　Gt = Gtcal{1 + α（T-Tcal）}

　　其中：

　　Gt = 某一溫度（°C）下的電導率

　　Gtcal = 標準溫度（°C）下的電導率

　　Tcal = 溫度修正值

　　α = 標準溫度（°C）下溶液的溫度系數(shù)。

　　下表列出了常用溶液的α值。要得到其他溶液的α值，只要測量某個溫度范圍內的電導率，并以溫度為縱軸繪出相應的電導率的變化曲線，與標準溫度相對應的曲線點為該溶液的α值。

　　市場上所銷售的所有電導儀都可以參照標準溫度（通常為25°C）進行調節(jié)的或自動溫度補償。大多數(shù)固定溫度補償?shù)碾妼x的α調節(jié)為2%/°C（近似25°C時氯化鈉溶液的α）?？烧{節(jié)溫度補償?shù)碾妼x可以把α調節(jié)到更加接近所測溶液的α。

中國的電導率基準

　　中國和不少國家的電導率基準是以相對測量法建立的，是一種國家副基準。

　　將一種純度優(yōu)于99.99%的高純度氯化鉀作為符合推薦的電導率基準物質，由它所配制的基準溶液應具有推薦電導率值。以25℃的溶液電導率為超始點，相應地測出各個電導率常數(shù)，然后按下式求出其他溫度的電導率常數(shù)K

　　K=K0（1-at）

　　式中，K0為0℃下電導池常數(shù)；a為制作電導池所用玻璃線性膨脹系數(shù)；t為溶液溫度，單位℃。

　　上式為近似推導結果，與考慮復雜情況時zui多不會超過正負1xl0^（-5）的差別。再根據不同溫度下各溶液在相應電導池上所實測到的電阻值，相應地計算出各溶液在不同溫度下的電導率。因為電導池常數(shù)相對變化的溫度系數(shù)為-8.49x10^（-6）℃-1，而KCl溶液電導率的溫度系數(shù)大約為+2x10^（-2）℃-1。因此，假如1D、0.1D和0.01D溶液在18℃和20℃下所測得的電導率與推薦值—致，則可以認為這樣的相對測量方法是可靠的，這在以后的樣品比較中得到了驗證。其中20℃的推薦值是1972年和1976年IUPAC推薦值。