Medidor de condutividade eléctrica: unha guía completa para principiantes

No contexto moderno do control de calidade, a monitorización ambiental e a fabricación especializada, a capacidade de avaliar con precisión a composición dos fluídos é primordial.Condutividade eléctrica(EC) constitúese como un parámetro fundamental, que ofrece información crítica sobre a concentración total de material iónico disolto nunha solución. Omedidor de condutividade eléctrica(Medidor EC) é o instrumento analítico indispensable para cuantificar esta propiedade.

Esta guía completa está deseñada tanto para profesionais como para principiantes, e ofrece unha análise rigorosa dos principios, a función, a calibración e as diversas aplicacións do medidor de CE, o que garante que os principiantes poidan integrar con confianza esta técnica de medición esencial no seu fluxo de traballo operativo.

Índice:

1. Que é a condutividade eléctrica?

2. Que é un medidor de condutividade eléctrica?

3. Cal é o principio de funcionamento do medidor de condutividade eléctrica?

4. Que mide un medidor de condutividade eléctrica?

5. Todo tipo de medidores de condutividade eléctrica

6. Como calibrar un medidor de condutividade eléctrica?

7. Amplas aplicacións do medidor de condutividade eléctrica

8. Cal é a diferenza entre un medidor de condutividade eléctrica e un medidor de pH?

I. Que é a condutividade eléctrica?

Condutividade eléctrica(κ) é a medida da capacidade dunha substancia para transmitir unha corrente eléctrica. En solucións acuosas, esta transmisión non se consegue mediante electróns libres (como nos metais), senón mediante o movemento de ións disoltos. Cando os sales, ácidos ou bases se disolven en auga, disócianse en catións cargados positivamente e anións cargados negativamente. Estas partículas cargadas permiten que a solución conduza a electricidade.

En xeral, a condutividade (σ) defínese matematicamente como o recíproco da resistividade (ρ), o que indica a capacidade dun material para conducir unha corrente eléctrica (σ = 1/ρ).

Para as solucións, a condutividade depende directamente da concentración de ións; simplemente,unha maior concentración de ións móbiles resulta directamente nunha maior condutividade.

Aínda que a unidade internacional estándar (unidade SI) para a condutividade é o siemens por metro (S/m), en aplicacións prácticascomoanálise da calidade da augae análise de laboratorio, os valores micro-Siemens por centímetro (µS/cm) ou mili-Siemens por centímetro (mS/cm) sonmáis común e amplamente utilizado.

II. Que é un medidor de condutividade eléctrica?

An medidor de condutividade eléctricaé un dispositivo analítico preciso deseñado para medir a condutividade dunha solución, que funciona aplicando un campo eléctrico e cuantificando o fluxo de corrente resultante.

O instrumento normalmente consta de tres unidades funcionais principais:

1. A cela de condutividade (sonda/electródo):Este é o sensor que entra en contacto coa solución obxectivo. Contén dous ou máis eléctrodos (a miúdo feitos de platino, grafito ou aceiro inoxidable) separados por unha distancia fixa.

2. A unidade de metro:Este é o compoñente electrónico que xera a tensión de excitación (CA) e procesa o sinal do sensor.

3. O sensor de temperatura:Este compoñente necesario adoita estar integrado na sonda para medir a temperatura da mostra e obter unha compensación precisa.

O medidor EC proporciona os datos esenciais necesarios para a xestión de procesos onde a concentración de sólidos disoltos é crítica, como a purificación de auga e a fabricación de produtos químicos.

III. Cal é o principio de funcionamento do medidor de condutividade eléctrica?

O principio de medición baséase na relación entre a condutancia e a resistencia, mediada por unha xeometría fixa. Aquí, exploremos xuntos os pasos principais da medición:

1. Aplicación de tensión CA:O medidor aplica unha tensión de corrente alterna (CA) precisa e coñecida entre os dous eléctrodos da sonda, o que impide a polarización e a degradación das superficies dos eléctrodos.

2. Medición da corrente:O medidor de condutividade eléctrica mide a magnitude da corrente (I) que flúe a través da solución, e esta corrente é proporcional á concentración de ións móbiles.

3. Cálculo da condutancia:A condutividade eléctrica (G) da solución entre as dúas placas calcúlase usando unha forma reordenada da lei de Ohm: G = I/V.

4. Determinación da condutividade:Para obter a condutividade específica (κ), a condutividade medida (G) multiplícase pola constante celular da sonda (K): κ = G · K. A constante celular (K) é un factor xeométrico fixo definido pola distancia (d) entre os eléctrodos e a súa área superficial efectiva (A), K = d/A.

A condutividade é moi sensible á temperatura; un aumento de 1 °C pode aumentar a lectura aproximadamente entre un 2 e un 3 %. Para garantir que os resultados sexan comparables a nivel mundial, todos os medidores profesionais de condutividade eléctrica utilizan a compensación automática de temperatura (ATC).

O medidor toma como referencia o valor de condutividade medido a unha temperatura estándar, normalmente 25 °C, usando un coeficiente de temperatura definido, o que garante que o valor informado sexa preciso independentemente da temperatura real da mostra durante a medición.

IV. Que mide un medidor de condutividade eléctrica?

Mentres que a saída fundamental do medidor de EC éCondutividade eléctrica, esta lectura úsase habitualmente para cuantificar ou estimar outros parámetros críticos da calidade da auga en tipos de plantas industriais:

1. Condutividade eléctrica (CE):A medición directa, expresada en µS/cm ou mS/cm.

2. Sólidos totais disoltos (SDT): TDSrepresenta a masa total de materia orgánica e inorgánica disolta por unidade de volume de auga, expresada normalmente en mg/L ou partes por millón (ppm). Dado que a CE está fortemente correlacionada co contido iónico (a maior fracción de TDS), o medidor de CE pode proporcionar un valor TDS estimado usando un factor de conversión (factor TDS), que normalmente oscila entre 0,5 e 0,7.

3. Salinidade:Para auga salobre, auga de mar e salmoiras industriais, a CE é o principal determinante da salinidade, que é a concentración total de todos os sales disoltos na auga, que se expresa normalmente en unidades prácticas de salinidade (PSU) ou partes por mil.

V. Todo tipo de medidores de condutividade eléctrica

Os medidores de CE en diversas configuracións están deseñados para cumprir os requisitos específicos de precisión, mobilidade e monitorización continua, e aquí estáno/a/os/ascomúntipos de condutividademetrosisovense con frecuencia en escenas industriais:

VI. Como calibrar un medidor de condutividade eléctrica?

A calibración regular é obrigatoria para manter a precisión e a fiabilidade de calquera sistema de medición de CE. A calibración estandariza a resposta do medidor a valores coñecidos, verificando a constante celular (K).

Procedemento de calibración estándar:

1. Selección estándar:Selecciona un certificadosolución estándar de condutividade(por exemplo, solucións de cloruro de potasio (KCl) con valores coñecidos como 1413 µS/cm ou 12,88 mS/cm) que abrangue o rango de mostra esperado.

2. Preparación da sonda:Enxágüe ben o eléctrodo con auga desionizada (DI) e despois cunha pequena cantidade da solución estándar para acondicionar a superficie. Seque con papel que non deixe fiapos; non o limpe agresivamente.

3. Medición:Mergulle a sonda completamente na solución estándar, asegurándose de que non queden burbullas de aire atrapadas preto das superficies dos eléctrodos. Deixe que a temperatura se estabilice.

4. Axuste:Inicia a función de calibración do medidor. O dispositivo lerá automaticamente o valor estabilizado e axustará internamente os seus parámetros (ou solicitará ao usuario que introduza o valor estándar coñecido).

5. Verificación:Para traballos de alta precisión, verifique a calibración usando unha segunda solución estándar diferente.

VII. Amplas aplicacións do medidor de condutividade eléctrica

As aplicacións da medición da electricidade eléctrica son amplas e críticas en varios sectores:

1. Purificación da auga:Monitorización da eficiencia dos sistemas de osmose inversa (RO) e desionización. A condutividade da auga ultrapura é unha medida directa da súa calidade (uns valores baixos de µS/cm indican unha alta pureza).

2. Ciencias ambientais:Avaliación da saúde e salinidade xerais das masas de auga naturais (ríos, lagos, augas subterráneas), que se emprega a miúdo como indicador de posible contaminación ou escorrentía mineral.

3. Agricultura e horticultura:Controlando oconcentración da solución nutritivaen hidroponía e fertirrigación. A saúde das plantas está directamente ligada ao nivel de CE da auga de alimentación.

4. Control de procesos industriais:Regulación dos ciclos de purga en torres de refrixeración e caldeiras para evitar a formación de incrustacións e a corrosión mantendo a concentración de sólidos disoltos dentro dos límites aceptables.

5. Comida e bebidas:Control de calidade, empregado para medir a concentración dos ingredientes (por exemplo, sal en solucións de salmoira ou concentración de ácido en bebidas).

VIII. Cal é a diferenza entre un medidor de condutividade eléctrica e un medidor de pH?

Aínda que ambos son ferramentas esenciais para a análise de líquidos, o medidor de CE ethemedidor de pHmedidasurenciacaracterísticas fundamentais dunha solución:

Nunha análise exhaustiva da auga, ambos parámetros son necesarios. Por exemplo, mentres que unha alta condutividade indica que hai moitos ións presentes, o pH indica se eses ións contribúen predominantemente á acidez ou á alcalinidade.