Rafleiðnimælir: Ítarleg handbók fyrir byrjendur

Í nútíma samhengi gæðaeftirlits, umhverfiseftirlits og sérhæfðrar framleiðslu er hæfni til að meta vökvasamsetningu nákvæmlega afar mikilvæg.Rafleiðni(EC) stendur sem grundvallarbreyta og veitir mikilvæga innsýn í heildarþéttni uppleysts jónísks efnis í lausn.rafleiðnimælir(EC-mælir) er ómissandi greiningartæki sem notað er til að magngreina þennan eiginleika.

Þessi ítarlega handbók er hönnuð fyrir bæði fagfólk og byrjendur og veitir ítarlega sundurliðun á meginreglum, virkni, kvörðun og fjölbreyttum notkunarmöguleikum EC-mælisins, sem tryggir að byrjendur geti með öryggi samþætt þessa nauðsynlegu mælitækni í vinnuflæði sitt.

Efnisyfirlit:

1. Hvað er rafleiðni?

2. Hvað er rafleiðnimælir?

3. Hver er virknisreglan á rafleiðnimælinum?

4. Hvað mælir rafleiðnimælir?

5. Alls konar rafleiðnimælar

6. Hvernig á að kvarða rafleiðnimæli?

7. Víðtæk notkun rafleiðnimælisins

8. Hver er munurinn á rafleiðnimæli og pH-mæli?

I. Hvað er rafleiðni?

Rafleiðni(κ) er mælikvarði á getu efnis til að flytja rafstraum. Í vatnslausnum er þessi flutningur ekki náð fram með frjálsum rafeindum (eins og í málmum) heldur með hreyfingu uppleystra jóna. Þegar sölt, sýrur eða basar eru leystar upp í vatni klofna þau í jákvætt hlaðnar katjónir og neikvætt hlaðnar anjónir. Þessar hlaðnu agnir gera lausninni kleift að leiða rafmagn.

Almennt er leiðni (σ) stærðfræðilega skilgreind sem gagnkvæm tala viðnáms (ρ), sem gefur til kynna getu efnis til að leiða rafstraum (σ = 1/ρ).

Fyrir lausnir er leiðnin beint háð jónaþéttni; einfaldlega,Hærri styrkur hreyfanlegra jóna leiðir beint til meiri leiðni.

Þó að staðlaða alþjóðlega einingin (SI-einingin) fyrir leiðni sé Siemens á metra (S/m), þá er það í reyndum tilgangieins ogvatnsgæðagreiningog rannsóknarstofugreiningu eru gildin míkró-Siemens á sentimetra (µS/cm) eða milli-Siemens á sentimetra (mS/cm)algengari og víða notaður.

II. Hvað er rafleiðnimælir?

An rafleiðnimælirer nákvæmt greiningartæki sem er hannað til að mæla leiðni lausnar, sem virkar með því að beita rafsviði og magngreina straumflæði sem myndast.

Tækið samanstendur venjulega af þremur meginvirkum einingum:

1. Leiðnifrumun (mælir/rafskaut):Þetta er skynjarinn sem snertir marklausnina. Hann inniheldur tvær eða fleiri rafskautar (oft úr platínu, grafíti eða ryðfríu stáli) sem eru aðskildar með fastri fjarlægð.

2. Mælieiningin:Þetta er rafeindabúnaðurinn sem býr til örvunarspennuna (AC) og vinnur úr skynjaramerkinu.

3. Hitaskynjarinn:Þessi nauðsynlegi íhlutur er oft samþættur í rannsakandann til að mæla hitastig sýnisins til að fá nákvæma bætur.

EC-mælirinn veitir nauðsynleg gögn sem þarf til að stjórna ferlum þar sem styrkur uppleystra efna er mikilvægur, svo sem vatnshreinsun og efnaframleiðslu.

III. Hver er virknisreglan á rafleiðnimælinum?

Mælingarreglan byggir á sambandi leiðni og viðnáms, miðlað af fastri rúmfræði. Hér skulum við skoða helstu mælingarskrefin saman:

1. Rafspennuforrit:Mælirinn setur nákvæma, þekkta riðstraumsspennu (AC) yfir rafskautin tvö í mælinum, sem kemur í veg fyrir skautun og skemmdir á yfirborði rafskautsins.

2. Núverandi mæling:Rafleiðnimælirinn mælir stærð straumsins (I) sem rennur í gegnum lausnina og þessi straumur er í réttu hlutfalli við styrk hreyfanlegra jóna.

3. Útreikningur á leiðni:Rafleiðni lausnarinnar milli platnanna tveggja er reiknuð út með endurraðaðri útgáfu af lögmáli Ohms: G = I/V.

4. Ákvörðun leiðni:Til að fá fram nákvæma leiðni (κ) er mæld leiðni (G) margfölduð með frumuföstu mælisins (K): κ = G · K. Frumufastinn (K) er fastur rúmfræðilegur þáttur sem skilgreindur er með fjarlægðinni (d) milli rafskautanna og virku yfirborðsflatarmáli þeirra (A), K = d/A.

Leiðni er mjög viðkvæm fyrir hitastigi; 1°C hækkun getur hækkað mælinguna um það bil 2-3%. Til að tryggja að niðurstöður séu samanburðarhæfar á heimsvísu nota allir faglegir rafeindabúnaðarmælar sjálfvirka hitaleiðréttingu (ATC).

Mælirinn vísar mældu leiðnigildi við staðlað hitastig, yfirleitt 25°C, með því að nota skilgreindan hitastuðul, sem tryggir að tilkynnt gildi sé nákvæmt óháð raunverulegu hitastigi sýnisins meðan á mælingunni stendur.

IV. Hvað mælir rafleiðnimælir?

Þó að grunnúttak EC-mælisins séRafleiðni, þessi mæling er venjulega notuð til að magngreina eða meta aðrar mikilvægar vatnsgæðabreytur í ýmsum iðnaðarverksmiðjum:

1. Rafleiðni (EC):Bein mæling, gefin upp í µS/cm eða mS/cm.

2. Heildaruppleyst efni (TDS): TDStáknar heildarmassa uppleystra lífrænna og ólífrænna efna á rúmmálseiningu vatns, venjulega gefið upp í mg/L eða hlutum á milljón (ppm). Þar sem EC er sterklega tengt jónainnihaldi (stærsta hlutfalli TDS), getur EC-mælirinn gefið áætlað TDS-gildi með því að nota umreikningsstuðul (TDS-stuðul), sem er venjulega á bilinu 0,5 til 0,7.

3. Saltstyrkur:Fyrir brakvatn, sjó og iðnaðarpækil er EC aðalákvarðandi seltustig, sem er heildarstyrkur allra salta sem eru uppleyst í vatninu, venjulega gefinn upp í PSU (hagnýtum seltueiningum) eða hlutum á þúsund.

V. Alls konar rafleiðnimælar

EC-mælar í ýmsum stillingum eru hannaðir til að uppfylla sérstakar kröfur um nákvæmni, hreyfanleika og stöðuga vöktun, og hér eruþaðalgengttegundir leiðnimetrarþaðsjást oft í ýmsum iðnaðarsvæðum:

VI. Hvernig á að kvarða rafleiðnimæli?

Regluleg kvörðun er nauðsynleg til að viðhalda nákvæmni og áreiðanleika allra EC-mælikerfa. Kvörðun staðlar svörun mælisins við þekkt gildi og staðfestir frumufjölda (K).

Staðlað kvörðunarferli:

1. Staðlað val:Veldu vottaðanleiðni staðlað lausn(t.d. kalíumklóríð (KCl) lausnir með þekktum gildum eins og 1413 µS/cm eða 12,88 mS/cm) sem eru innan væntanlegs sýnisbils.

2. Undirbúningur rannsakanda:Skolið rafskautið vandlega með afjónuðu (DI) vatni og síðan með litlu magni af staðlaðri lausn til að næra yfirborðið. Þurrkið með lólausum pappír; ekki þurrka harkalega.

3. Mæling:Dýfið rannsakandanum alveg ofan í staðallausnina og gætið þess að engar loftbólur séu fastar nálægt yfirborði rafskautanna. Leyfið hitastiginu að ná stöðugleika.

4. Aðlögun:Ræsið kvörðunaraðgerð mælisins. Tækið mun sjálfkrafa lesa stöðugt gildi og aðlaga færibreytur þess innbyrðis (eða biðja notandann um að slá inn þekkt staðlað gildi).

5. Staðfesting:Fyrir vinnu með mikilli nákvæmni skal staðfesta kvörðunina með annarri, annarri staðallausn.

VII. Víðtæk notkun rafleiðnimælisins

Notkun raforkuframleiðslumælinga er útbreidd og mikilvæg í ýmsum geirum:

1. Vatnshreinsun:Eftirlit með skilvirkni öfugs osmósu (RO) og afjónunarkerfa. Leiðni ofurhreins vatns er bein mælikvarði á gæði þess (lágt µS/cm gefur til kynna mikinn hreinleika).

2. Umhverfisfræði:Mat á almennu heilsufari og seltustigi náttúrulegra vatnasviða (áa, vötn, grunnvatns), oft notað sem vísbending um hugsanlega mengun eða afrennsli steinefna.

3. Landbúnaður og garðyrkja:Að stjórnastyrkur næringarefnalausnarí vatnsrækt og áburðargjöf. Heilbrigði plantna er beint tengd við styrk orkusparnaðar í fóðurvatninu.

4. Stjórnun iðnaðarferla:Að stjórna blásturshringrásum í kæliturnum og katlum til að koma í veg fyrir útfellingu og tæringu með því að viðhalda styrk uppleystra efna innan viðunandi marka.

5. Matur og drykkur:Gæðaeftirlit, notað til að mæla styrk innihaldsefna (t.d. salt í pækli eða sýrustyrk í drykkjum).

VIII. Hver er munurinn á rafleiðnimæli og pH-mæli?

Þó að bæði séu nauðsynleg verkfæri fyrir vökvagreiningu, þá eru EC-mælirinn ogthepH-mælirmælikvarðiúrgrundvallaratriðum ólíkir eiginleikar lausnar:

Í ítarlegri vatnsgreiningu eru báðir þættir nauðsynlegir. Til dæmis, þó að mikil leiðni segi þér að margar jónir séu til staðar, segir pH-gildið þér hvort þessar jónir stuðla aðallega að sýrustigi eða basastigi.