超純水機電導率與電阻率
超純水機,是采用預處理、反滲透技術、超純化處理以及后級處理等方法,將水中的導電介質幾乎完全去除,又將水中不離解的膠體物質、氣體及有機物均去除至很低程度的水處理設備。超純水機的工作原理與水質中所含有的物質是密不可分的,我們想要更好的使用實驗室超純水機,那么就需要從基本處了解水中溶解物質,才能更加清楚超純水設備的出水水質情況。
總固體溶解量TDS
指水中溶解性固形物(無機物和有機物)總含量(Total Dissolved Solids縮寫),單位為ppm。通常用以測量源水的水質,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。水中溶解的可溶性固形物越多,它的TDS值越大,水的電導率也越大,通常TDS值約為電導率測試值的1/2,中國長江流域城市自來水TDS值通常為100~200ppm,黃河流域自來水TDS值通常為300~600ppm。
水溶液的電導率直接和溶解固體量濃度成正比,而且固體量濃度越高,電導率越大。電導率和溶解固體量濃度的關系近似表示為:1.4μS/cm=1ppm或2μS/cm=1ppm(每百萬單位CaCO3) 電導率儀以外,TDS儀器將電導率值自動換算成ppm值,并提供總固體溶解濃度的直接測量值。
溶液的電導率大小決定分子的運動,因為溫度影響分子的運動,所以要做準確的測量,必須考慮溫度。因此,一般為比較測量結果,標準溫度定為20℃或25℃。為了修正溫度的影響使用溫度補償系數β表示。單位是%/℃,它隨測量溶液的不同而改變,一般為β=2%/℃ 電導率的測量 。
電導率儀有兩種測量方法,電流分析法和電位分析法。
1、電流分析是在兩個電極間施以已知電壓(V),再測量期間的電流,根據方程V=1×R,其中R=電阻,V是已知電壓。測得電流量愈高,電導率值愈大。電阻與兩極間距離和它們的表面面積有關,而這些特性值會隨電解反應產生的鹽分或其他特質沉積而隨時改變。 基于以上原因,電流分析法較適用于低總固體溶解量的測量,一般最高值為1000mg/l,大約是2000μS/cm。
2、四環電位分析法則是基于感應原理,可以避免一般電流分析方法常見的困撓,如:極化效應等。有一交流電壓加在兩外環上,溶液的電流回路而兩內環測出這電流回路感應生成的電壓差,而后者都和待測溶液的電導率有關。PVC外罩套筒能維持其間電流場恒定。使用這種方法,可測范圍擴大到200000μS/cm,或100g/l 。
硬度
水中有些金屬陽離子,同一些陰離子結合在一起,在水被加熱的過程中,由于蒸發濃縮,容易形成水垢,隨著在受熱面上而影響熱傳導,我們把水中這些金屬離子的總濃度稱為水的硬度。如在天然水中最常見的金屬離子是鈣離子(Ca2+)和鎂離子(Mg2+),它與水中的陰離子如碳酸根離子(CO32-)、碳酸氫根離子(HCO3-)、硫酸根離子(SO42-)、氯離子(Cl-)、以及硝酸根離子(NO3-)等結合在一起,形成鈣鎂的碳酸鹽、碳酸氫鹽、硫酸鹽、氯化物、以及硝酸鹽等硬度,水中的鐵、錳、鋅等金屬離子也會形成硬度,但由于它們在天然水中的含量很少,可以略去不計。因此,通常就把Ca2+、Mg2+的總濃度看作水的硬度。水的硬度對鍋爐用水的影響很大,因此,應根據各種不同參數鍋爐對水質的要求對水進行軟化或除鹽處理。
硬度的單位常用的有mmol/L或mg/L。過去常用的當量濃度N已停用。換算時,1N=0.5mol/L。
由于硬度并非是由單一的金屬離子或鹽類形成的,因此,為了有一個統一的比較標準,有必要換算為另一種鹽類。通常用Ca0或者是CaCO3的質量濃度來表示。當硬度為0.5mmol/L時,等于28mg/L的CaO,或等于50mg/L的CaCO3。此外,各國也有的用德國度、法國度來表示硬度。1德國度等于10mg/L的CaO,1法國度等于10mg/L的CaCO3。0.5mmol/L相當于208德國度、5.0法國度。常用硬度單位之間的關系如下表:
硬度單位 |
Mmol/L |
Mn |
德國度 |
法國度 |
Cao(mg/L) |
H?CO?(mg/L) |
Mmol/L |
1 |
2 |
5.6077 |
10.0086 |
56.077 |
100.086 |
Mn |
0.5 |
1 |
2.8039 |
5.0043 |
28.039 |
50.043 |
德國度 |
0.17833 |
0.35665 |
1 |
1.7848 |
10 |
17.848 |
法國度 |
0.09991 |
0.19983 |
0.5603 |
1 |
5.6029 |
10 |
Cao(mg/L) |
0.017833 |
0.025665 |
0.1 |
0.17848 |
1 |
1.7848 |
H?CO?(mg/L) |
0.009991 |
0.01998 |
0.05603 |
0.1 |
0.5603 |
1 |
水的電導率和硬度
利用電導率儀或總固體溶解量計可以間接得到水的總硬度值。硬度主要成分是溶解的鈣離子或鎂離子。一般水硬度單位是以法國度(.f)表示。 定義:1.f=CaCO3把總固體溶量ppm值除以10,即可得水的硬度值,誤差在2-3.f左右。如前述,1ppm=2μs/cm電導率,所以1.f=2μs/cm,把電導率值除以20,即可得水之硬度值。誤差在2-3.f左右。
注意:水的硬度如以電導率儀或總固體溶解量儀測量,僅適用于硬水軟化處理前。因為,在水軟過程中,碳酸鹽被鈉離子所置換,因此,雖然硬水已成軟水,但是總固體溶解量值并沒有改變。
us/cm |
ppm |
Mg/L |
法國度(.f) |
硬度 |
0-140 |
0-70 |
0-70 |
0-7 |
非常軟 |
140-300 |
70-150 |
70-150 |
70-15 |
軟 |
300-500 |
150-250 |
150-250 |
15-25 |
微硬 |
500-640 |
250-320 |
250-320 |
25-32 |
中度硬 |
640-840 |
320-420 |
320-420 |
32-42 |
硬 |
840以上 |
420以上 |
420以上 |
42以上 |
非常硬 |
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