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快速判断电导率电极是否合格的方法

发布时间:2015-07-07 00:00 作者:中国计量网 阅读量:655

电导率仪作为一种重要的水质分析仪器,广泛应用于水质监控、环保等领域。电导率仪主要由电计和电极两部分组成,其中电极属于易损耗品,如果使用不当或使用时间过长,电导池常数将发生变化,这时需要对电导池常数重新定值,如果定值后测量误差仍然偏大,则电极需要更换。判断电导率仪电极是否合格,是电导率仪检定过程中的一个重要步骤,但是JJG376-2007《电导率仪》检定规程给出的方法步骤比较繁琐。为此,本文在检定实践的基础上,描述了几种判断电导率电极是否合格的方法,并分析和简化了规程方法,提出了利用电极常数差值ΔK来判断电极的快速途径,有助于提高电导率仪检定效率

一、电导率电极是否合格的常用判断方法

1.外观法

如果铂黑电极表面不均匀甚至部分发生脱离,光亮电极表面有明显污迹且无法清除,则初步判定该电极不合格,需要更换。

2.常数法

国产玻璃电极,一般出厂时电极常数为(0.8~1.2)cm-1(此处指1.0级电极,0.1级等其他级别的电极常数按倍数类推),如果用合适量程的电导率标准溶液检测计算得到的电极常数明显超出这个范围,则一般可认为这个电极不合格。

3.误差法

根据JJG376-2007推荐的方法,用两种不同量程范围的电导率标液分别求出电极常数,再取平均值并设为仪器电极常数,再复测两个标准溶液并分别计算仪器引用误差,如果误差符合JJG376-2007的要求,则仪器(电极)合格,如果误差超出范围而电导率电子单元合格,则判定电极不合格。

3种方法中,外观法和常数法只适合少数明显电极不合格的情况,第3种方法更具科学性和普遍性。误差法虽然更科学准确,但是程序繁琐,笔者在大量工作实践和对数据数学分析的基础上,发现该方法在一定程度上可以简化

二、误差法的简化

1.引用误差的简化

检定电导率时,一般先调整仪器电导池常数Kcell=1.000cm-1(定义为Kcell0),由电导率标液1(值为κS1)测得的电导率为κM1,则电导池常数

同理,由电导率标液2(值为κM2)测得电导率为κM2,则电导池常数为

令电导池常数差ΔK=Kcell2-Kcell1,则电导池常数平均值为

当电导池常数设置为后,测得的电导率标液1的电导率理论值(用κ′M1)

设标液1的电导率量程为κF1,计算得到的仪器引用误差a1为

同理,由电导率标液2可得

根据JJG376-2007,仪器引用误差为a1和a2中绝对值较大者。从式(5)和式(6)可以看出,引用误差的值主要取决于κM和κF,其中电导率量程范围κF一般是以10n(n为整数)倍数关系变化的。κM虽然与κS有所偏差,但是它是围绕κS变化的,为了方便比较,我们用κS的值来代替κM进行讨论。目前,中国计量科学研究院化学所提供的电导率标液有111.3mS·cm-1(溶液1)、12.8mS·cm-1(溶液2)、1408μS·cm-1(溶液3)和146.5μS·cm-1(溶液4),它们的电导率值并不是倍数关系变化的。所以根据式(5)计算得到的结果为
a溶液1|<|a溶液2|<|a溶液3|<|a溶液4| (7)

以常用的溶液3和溶液4为例,仪器引用误差取决于溶液4,故不需计算溶液3的引用误差。其次,根据式(4),由第一次测量的κM值就可以预测出调整电导池常数为后再复测的值κ′M,由式(5)和式(6)则可预测出仪器的引用误差,且这些预测结果与实验检测结果很接近,故不需要再进行复测。

2.电极判断方法的简化

实践发现,好的电极由两种不同量程的电导率标液测得的Kcell值很接近,即ΔK接近于0,而电极越差,ΔK越大。因此,可以根据ΔK的大小快速判断电极是否合格。

由式(5)和式(6)可得

结合不同仪器的允许引用误差,大概可以推算出某一级别仪器允许的最大ΔK值,如表1所示。

表1 电导池常数ΔK最大允许值

与仪器引用误差类似,电导池常数ΔK最大允许值也取决于κS/κF中的偏大者。由于目前国内生产的电导率仪除了指针型DDS-11A为2.0级外,大多数高于或等于1.5级,所以实验测得的ΔK≤0.05cm-1,仪器能符合该级别的要求。如果ΔK>0.05cm-1,电极可能不合格,在通过规程方法判定后,还不合格者,虽然可以对仪器进行降级处理,但是意义不大,电极需要进行更换。

三、结束语

通过实践和理论分析,我们对JJG376-2007中仪器引用误差的检定过程进行了简化,提出了利用两种不同量程电导率标液测得的电极常数差(ΔK)来迅速判断电极是否合格的方法,对于目前常用高于或等于1.5级的电导率仪,如果ΔK>0.05cm-1,说明检定用的电导率标液量程不合适,或者是电导率电极不合格;并提出校正电导池常数后的电导率仪的仪器引用误差取决于κS/κF中较大者的那个标准溶液,且这个误差可以根据第一次的测量结果预测得到

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