Измеритель электропроводности ( EC-метр ) измеряет электропроводность раствора . [1] Он имеет множество применений в исследованиях и технике, с общим использованием в гидропонике , аквакультуре , аквапонике и пресноводных системах для контроля количества питательных веществ, солей или примесей в воде .
Обычные лабораторные измерители проводимости используют потенциометрический метод и четыре электрода . Часто электроды имеют цилиндрическую форму и расположены концентрически [ требуется ссылка ] . Электроды обычно изготавливаются из платинового металла. Переменный ток подается на внешнюю пару электродов. Потенциал между внутренней парой измеряется [ требуется ссылка ] . Проводимость в принципе можно определить, используя расстояние между электродами и их площадь поверхности, используя закон Ома , но обычно для точности калибровка используется с использованием электролитов с хорошо известной проводимостью.
Промышленные датчики проводимости часто используют индуктивный метод, преимущество которого в том, что жидкость не смачивает электрические части датчика. Здесь используются две индуктивно-связанные катушки. Одна из них является катушкой возбуждения, создающей магнитное поле , и на нее подается точно известное напряжение. Другая образует вторичную катушку трансформатора . Жидкость, проходящая через канал в датчике, образует один виток во вторичной обмотке трансформатора. Индуцированный ток является выходом датчика.
Другой способ — использовать четырехэлектродные датчики проводимости, изготовленные из коррозионно-стойких материалов. Преимуществом четырехэлектродных датчиков проводимости по сравнению с индуктивными датчиками является компенсация масштабирования [ необходимо разъяснение ] и возможность измерения низких (ниже 100 мкСм/см) проводимостей (особенно важная функция при измерении почти 100% плавиковой кислоты).
Проводимость раствора сильно зависит от температуры , поэтому важно либо использовать прибор с температурной компенсацией, либо калибровать прибор при той же температуре, что и измеряемый раствор. В отличие от металлов, проводимость обычных электролитов обычно увеличивается с ростом температуры.
В ограниченном диапазоне температур влияние температуры на проводимость раствора можно линейно смоделировать с помощью следующей формулы:
где
Градиент температурной компенсации для большинства природных образцов воды составляет около 2%/°C; однако он может варьироваться от 1 до 3%/°C. Градиенты компенсации для некоторых распространенных водных растворов приведены в таблице ниже.
Измерение проводимости — универсальный инструмент управления процессом. Измерение простое и быстрое, и большинство современных датчиков требуют лишь небольшого обслуживания. Измеренное значение проводимости можно использовать для различных предположений о том, что происходит в процессе. В некоторых случаях можно разработать модель для расчета концентрации жидкости.
Концентрацию чистых жидкостей можно рассчитать, измерив проводимость и температуру. Предустановленные кривые для различных кислот и оснований имеются в продаже. Например, можно измерить концентрацию плавиковой кислоты высокой чистоты , используя измерение концентрации на основе проводимости [Zhejiang Quhua Fluorchemical, China Valmet Concentration 3300]. Преимуществом измерения концентрации на основе проводимости и температуры является более высокая скорость поточного измерения по сравнению с онлайн-анализатором.
Измерение концентрации на основе проводимости имеет ограничения. Зависимость концентрации от проводимости большинства кислот и оснований не является линейной. Измерение на основе проводимости не может определить, на какой стороне пика находится измерение, и поэтому измерение возможно только на линейном участке кривой. [ необходима цитата ] На заводах по производству крафт-целлюлозы измерение концентрации на основе проводимости используется для контроля добавления щелочи на различных этапах варки. Измерение проводимости не определит конкретное количество щелочных компонентов, но является хорошим показателем количества эффективной щелочи (NaOH + 1 ⁄ 2 Na 2 S в виде NaOH или Na 2 O) или активной щелочи (NaOH + Na 2 S в виде NaOH или Na 2 O) в варочном растворе. Состав раствора меняется на разных этапах варки. Поэтому необходимо разработать специальную кривую для каждой точки измерения или использовать имеющиеся в продаже продукты.
Высокое давление и температура процесса приготовления пищи в сочетании с высокой концентрацией щелочных компонентов оказывают большую нагрузку на датчики проводимости, установленные в процессе. Необходимо учитывать образование накипи на электродах, в противном случае измерение проводимости дрейфует, требуя более частой калибровки и обслуживания.
![{\displaystyle \sigma _{T}={\sigma _{T_{cal}}[1+\alpha (T-T_{cal})]}}](https://wikimedia.org/api/rest_v1/media/math/render/svg/96deb16e2dc6a3c94c6c9041c1a086a5891bae8a)