Принцип работы кондуктометра кратко

Обновлено: 27.06.2024

По данным опроса химиков-аналитиков, 90 % из них никогда не пользовались кондуктометром. И очень жаль, кондуктометрия обладает несомненными преимуществами в различных отраслях.

Кондуктометрия – наука, занимающаяся изучением электропроводности растворов. Принципом кондуктометрического анализа является изменение химического состава среды или концентрации определённого вещества в межэлектронном пространстве. Кондуктометрия, в том числе, включает косвенные методы анализа (в газовом анализе) и прямые методы (подобные используют в солемерах) с использованием переменного или постоянного тока, а также высокочастотное титрование и хронокондуктометрию.

Для измерения электропроводности электролитов водных растворов и расплавов, коллоидных систем, твёрдых веществ, используется специальный прибор – кондуктометр.

Кондуктометр не относят к таким сложным приборам, при выборе которых надо учитывать множество параметров. Выбирая кондуктометр, следует учитывать только наличие термической компенсации и чувствительность измерений. Качественный прибор должен иметь дискретность (чувствительность) измерений в +/-0,1 мкСм/см. Кондуктометр может считаться универсальным, если имеет именно такую чувствительность. Это позволяет проводить как прямой кондуктометрический анализ, так и применять кондуктометр для кондуктометрического титрования.

имеющие термическую компенсацию;
не имеющие термокомпенсации;
располагающие потенциалом для произвольного выбора коэффициента температуры.

Конечно, отдавать предпочтение при выборе кондуктометра следует приборам второго и третьего вида, так как температурные показатели имеют влияние на увеличение удельной электропроводности, которую и следует измерить. Но возможности термокомпенсации не безграничны и не надо очень ими обольщаться. Чересчур большое отклонение от нормального температурного режима раствора не может быть корректировано с особой точностью.

Лучше всего приобрести кондуктометр третьего типа. Ошибка измерения электропроводности раствора будет существенно ниже.

Для обеспечения бесперебойной и надежной работы установок в энергетической отрасли, трубопроводов, турбин, оборудования ядерных реакторов необходим контроль водно-химического режима. Большинство (примерно 50%) неисправностей, аварий и износов оборудования электроэнергетики случаются по причине недостаточного (около 20% от общего объема) автоматического контроля над параметрами водно-химического режима.

Измерительные приборы параметров ВХР имеют конкретную специализацию и могут в зависимости от нее выполнять различные функции, к которым относятся: непрерывный контроль над значениями удельной электропроводности, показателями удельного солесодержания. Содержание в жидкости кислорода, натрия и показатель рН также контролируются измерительными приборами параметров ВХР. Все приборы осуществляющие мониторинг водно-химического режима выполнены с учетом агрессивных сред использования.

Во время измерения и контроля параметров водно-химического режима есть возможность осуществить ввод данных, которые поступают с датчиков для отображения при помощи компьютерной техники в таблицах и графиках. Измерительные приборы параметров ВХР имеют предварительную и аварийную системы сигнализации, которые включаются, когда водно-химический режим соответствующим образом нарушается. Вся информация полученная во время контроля водно-химического режима может сохраняться в течении всей истории контроля, что позволяет совершить полноценный анализ ВХР за любой период.

Кондуктометры – необходимые приборы для предприятий, где нужно контролировать качество воды. В статье рассмотрим виды, конструкцию и принцип работы этих устройств, а также области их применения.

Кондуктометр для воды – прибор для измерения ее электропроводности, то есть способности проводить ток.

Устройство кондуктометра несложное. Это объединенные в одну электрическую цепь чувствительный датчик и измерительный преобразователь. Конструкция прибора бывает как моноблочной, так и раздельной.

Раздельная конструкция

Виды кондуктометров

В зависимости от метода измерения кондуктометры бывают:

Отличаются эти типы наличием или отсутствием гальванического контакта электродов ячейки с исследуемой средой.

Для определения электропроводности воды чаще используют контактные кондуктометры. Это объясняется высокой чувствительностью устройств: их можно применять даже для анализа дистиллированной воды.

По наличию термокомпенсации кондуктометры делятся на 3 группы:

Без термической компенсации;
С термокомпенсацией;
С возможностью произвольного выбора коэффициента температуры.

Колебания температуры влияют на показатели электропроводности, поэтому для более точных результатов рекомендуется выбирать 2 последних типа.

Принцип действия кондуктометров

Принцип работы кондуктометра рассмотрим на примере контактных приборов.

В исследуемый раствор погружают два электрода, после чего на них подается переменное напряжение. Затем измеряют силу возникшего электрического тока, а показатели выводят на экран устройства.

На точность измерения может повлиять температура, поэтому рекомендуется пользоваться устройством с температурной компенсацией. Альтернативой может стать калибровка кондуктометра при той же температуре, что и анализируемая жидкая среда.

Для измерения электропроводности жидкостей применяют два метода:

Двухэлектродный – падение напряжения определяется между токовыми электродами;
Четырехэлектродный – к токовым электродам подводят напряжение от сети, а со вспомогательных электродов снимают падение напряжения.

Для анализа жидкой среды подходит второй способ. Когда проводимость определяют по четырехэлектродной схеме, устраняется вредное влияние поляризации электродов на процесс измерения.

2-х электродная схема

4-х электродная схема

Электропроводность определяется по формуле:
σ = k / R или σ = (k * i) / Uвых,
где

σ – электропроводность, обратная сопротивлению величина,
R – сопротивление ячейки,
i – электрический ток,
Uвых – падение напряжения (переменная величина),
k = d / S – константа ячейки,
d – расстояние между токовыми электродами,
S – площадь токовых электродов.

Применение кодуктометров

Кондуктометры для воды и растворов широко применяются в следующих технических процессах и отраслях:

Предприятия теплоэнергетики;
Фармацевтическое производство;
Лабораторные исследования;
Охрана окружающей среды;
Анализ сточных вод;
Системы водоподготовки;
Оценка качества дистиллированной воды;
Нефтехимия и химическое производство;
Пищевая промышленность.

Кондуктометры определяют степень чистоты воды и измеряют концентрацию растворов солей, кислот и щелочей. С помощью этих устройств оценивают пригодность жидких сред для разного назначения. Поэтому кондуктометры – необходимые приборы для предприятий, где нужен жесткий контроль качества воды.

Кондуктометр – это высокоточный измерительный прибор, который предназначается для определения электропроводности различных электролитов. Электролитами могут служить: водные и неводные растворы, расплавы, коллоидные системы (относительно крупные, по сравнению с молекулами, частицы вещества, находящиеся во взвешенном состоянии в растворе) и, даже, твёрдые вещества. Кондуктометрический анализ основывается на выявлении изменений концентрации растворенного вещества или химического состава среды в межэлектродном пространстве; Такой анализ не связан с потенциалом электрода, который обычно приближен к равновесному значению. Таким образом, исследования осуществляются посредством метода кондуктометрии – электрохимическим аналитическим методом, который основан на измерениях электрической проводимости растворов.

Кондуктометр применяется при:

- оценке качества дистиллированной воды;

- оценке засоления почв;

- кондуктометрическом титровании - это постепенное прибавление к анализируемому раствору (например, щелочи ) контролируемого количества реагента (например, кислоты).

- определении критической концентрации мицеллообразования (ККМ)

В кондуктометрии используются как прямые, так и косвенные аналитические методы с применением токов высокой и низкой частоты как постоянных, так и переменных.

При выборе кондуктометров важными являются только две характеристики:

- чувствительность измерений

- наличие термической компенсации.

Чувствительность хорошего кондуктометра характеризуется дискретностью измерения в ± 0,1 мкСм/см. Такая чувствительность делает прибор универсальным, поскольку позволяет проводить не только прямые кондуктометрические измерения, но и применять прибор для кондуктометрического титрования.

Все кондуктометры можно разделить на три группы:

- не имеющие термическую компенсацию;

- обладающие термокомпенсацией в 2% на градус;

- имеющие возможность произвольного выбора термокоэффициента.

Очевидно, что приборы второго и третьего типа обладают преимуществом перед приборами первого типа, поскольку температура оказывает существенное влияние на величину измеряемой удельной электропроводности. Однако, возможности термокомпенсации не безграничны. При слишком большом отклонении температуры анализируемого раствора от нормальной температуры, показания прибора не смогут быть откорректированы с удовлетворительной точностью. Поэтому, если у вас есть возможность приобрести кондуктометр третьего типа, то сделайте это не раздумывая. С этим прибором, вероятность возникновения ошибки измерения будет стремиться к нулю.

Читайте также: