دستگاه اندازهگیری رسانایی الکتریکی: راهنمای جامع برای مبتدیان
در زمینه مدرن کنترل کیفیت، نظارت بر محیط زیست و تولید تخصصی، توانایی ارزیابی دقیق ترکیب سیال بسیار مهم است.رسانایی الکتریکی(EC) به عنوان یک پارامتر اساسی مطرح است و بینش مهمی در مورد غلظت کل مواد یونی محلول در یک محلول ارائه میدهد.دستگاه اندازهگیری رسانایی الکتریکی(EC متر) ابزار تحلیلی ضروری برای تعیین کمیت این ویژگی است.
این راهنمای جامع برای متخصصان و مبتدیان به طور یکسان طراحی شده است و تجزیه و تحلیل دقیقی از اصول، عملکرد، کالیبراسیون و کاربردهای متنوع EC متر ارائه میدهد و تضمین میکند که مبتدیان میتوانند با اطمینان این تکنیک اندازهگیری ضروری را در گردش کار عملیاتی خود ادغام کنند.
فهرست مطالب:
۲. دستگاه اندازهگیری رسانایی الکتریکی چیست؟
۳. اصول کار دستگاه اندازهگیری رسانایی الکتریکی چیست؟
۴. یک کنتور هدایت الکتریکی چه چیزی را اندازهگیری میکند؟
۵. انواع دستگاههای اندازهگیری رسانایی الکتریکی
۶. چگونه یک دستگاه اندازهگیری رسانایی الکتریکی را کالیبره کنیم؟
۷. کاربردهای گستردهی دستگاه اندازهگیری رسانایی الکتریکی
۸. تفاوت بین رسانایی سنج الکتریکی و pH سنج چیست؟
۱. رسانایی الکتریکی چیست؟
رسانایی الکتریکی(κ) معیاری برای توانایی یک ماده در انتقال جریان الکتریکی است. در محلولهای آبی، این انتقال نه توسط الکترونهای آزاد (مانند فلزات) بلکه توسط حرکت یونهای محلول انجام میشود. هنگامی که نمکها، اسیدها یا بازها در آب حل میشوند، به کاتیونهای با بار مثبت و آنیونهای با بار منفی تفکیک میشوند. این ذرات باردار، محلول را قادر به هدایت الکتریسیته میکنند.
به طور کلی، رسانایی (σ) از نظر ریاضی به عنوان معکوس مقاومت ویژه (ρ) تعریف میشود که نشاندهنده ظرفیت یک ماده برای هدایت جریان الکتریکی است (σ = 1/ρ).
برای محلولها، رسانایی مستقیماً به غلظت یون وابسته است؛ به عبارت ساده،غلظت بالاتر یونهای متحرک مستقیماً منجر به رسانایی بالاتر میشود.
در حالی که واحد بینالمللی استاندارد (واحد SI) برای رسانایی، زیمنس بر متر (S/m) است، در کاربردهای عملیمانندتجزیه و تحلیل کیفیت آبو تجزیه و تحلیل آزمایشگاهی، مقادیر میکرو زیمنس بر سانتیمتر (µS/cm) یا میلی زیمنس بر سانتیمتر (mS/cm) عبارتند ازرایجتر و پرکاربردتر است.
دوم. دستگاه اندازهگیری رسانایی الکتریکی چیست؟
An دستگاه اندازهگیری رسانایی الکتریکییک دستگاه تحلیلی دقیق است که برای اندازهگیری رسانایی یک محلول طراحی شده است و با اعمال یک میدان الکتریکی و تعیین کمیت جریان حاصل از آن عمل میکند.
این ابزار معمولاً شامل سه واحد عملکردی اصلی است:
۱. سلول رسانایی (کاوشگر/الکترود):این حسگری است که با محلول هدف تماس پیدا میکند و شامل دو یا چند الکترود (که اغلب از پلاتین، گرافیت یا فولاد ضد زنگ ساخته شدهاند) است که با فاصله ثابتی از هم جدا شدهاند.
۲. واحد کنتور:این قطعه الکترونیکی است که ولتاژ تحریک (AC) را تولید کرده و سیگنال حسگر را پردازش میکند.
۳. سنسور دما:این جزء ضروری اغلب در پراب ادغام میشود تا دمای نمونه را برای جبران دقیق اندازهگیری کند.
دستگاه EC متر دادههای ضروری مورد نیاز برای مدیریت فرآیندهایی که غلظت مواد جامد محلول در آنها بسیار مهم است، مانند تصفیه آب و تولید مواد شیمیایی، را فراهم میکند.
III. اصول کار دستگاه اندازهگیری رسانایی الکتریکی چیست؟
اصل اندازهگیری بر رابطه بین رسانایی و مقاومت، که توسط یک هندسه ثابت واسطهگری میشود، متکی است. در اینجا، بیایید مراحل اصلی اندازهگیری را با هم بررسی کنیم:
۱. کاربرد ولتاژ AC:این دستگاه یک ولتاژ متناوب (AC) دقیق و مشخص را به دو الکترود موجود در پراب اعمال میکند که از قطبش و تخریب سطوح الکترود جلوگیری میکند.
۲. اندازهگیری جریان:دستگاه اندازهگیری رسانایی الکتریکی، شدت جریان (I) عبوری از محلول را اندازهگیری میکند و این جریان متناسب با غلظت یونهای متحرک است.
۳. محاسبه رسانایی:رسانایی الکتریکی (G) محلول بین دو صفحه با استفاده از شکل بازآرایی شده قانون اهم محاسبه میشود: G = I/V.
۴. تعیین رسانایی:برای بدست آوردن رسانایی ویژه (κ)، رسانایی اندازهگیری شده (G) در ثابت سلول (K) کاوشگر ضرب میشود: κ = G · K. ثابت سلول (K) یک ضریب هندسی ثابت است که با فاصله (d) بین الکترودها و مساحت سطح مؤثر آنها (A) تعریف میشود، K = d/A.
رسانایی به دما بسیار حساس است؛ افزایش ۱ درجه سانتیگراد میتواند مقدار خوانده شده را تقریباً ۲ تا ۳ درصد افزایش دهد. برای اطمینان از قابل مقایسه بودن نتایج در سطح جهانی، تمام دستگاههای اندازهگیری EC حرفهای از جبران خودکار دما (ATC) استفاده میکنند.
این دستگاه، مقدار رسانایی اندازهگیری شده را با استفاده از یک ضریب دمایی تعریف شده، به دمای استاندارد، معمولاً ۲۵ درجه سانتیگراد، ارجاع میدهد و تضمین میکند که مقدار گزارش شده صرف نظر از دمای واقعی نمونه در طول اندازهگیری، دقیق است.
چهارم. یک دستگاه سنجش رسانایی الکتریکی چه چیزی را اندازهگیری میکند؟
در حالی که خروجی اساسی EC متر ... است.رسانایی الکتریکیاین عدد به طور معمول برای تعیین کمیت یا تخمین سایر پارامترهای حیاتی کیفیت آب در انواع کارخانههای صنعتی استفاده میشود:
۱. رسانایی الکتریکی (EC):اندازهگیری مستقیم، که بر حسب میکروزیمنس بر سانتیمتر یا میلیزیمنس بر سانتیمتر گزارش میشود.
۲. کل جامدات محلول (TDS): تی دی اسنشان دهنده کل جرم مواد آلی و معدنی محلول در واحد حجم آب است که معمولاً بر حسب میلیگرم در لیتر یا قسمت در میلیون (ppm) بیان میشود. از آنجایی که EC به شدت با محتوای یونی (بزرگترین بخش TDS) همبستگی دارد، دستگاه EC متر میتواند با استفاده از یک ضریب تبدیل (فاکتور TDS)، مقدار TDS تخمینی را ارائه دهد که معمولاً از 0.5 تا 0.7 متغیر است.
۳. شوری:برای آبهای شور، آب دریا و شورابههای صنعتی، EC عامل اصلی تعیینکننده شوری است که عبارت است از غلظت کل نمکهای محلول در آب که معمولاً با واحد PSU (واحدهای عملی شوری) یا قسمت در هزار گزارش میشود.
V. انواع دستگاههای اندازهگیری رسانایی الکتریکی
کنتورهای EC در پیکربندیهای مختلف برای برآورده کردن الزامات خاص دقت، قابلیت جابجایی و نظارت مداوم طراحی شدهاند و در اینجا آمده است. ...رایجانواع رساناییمترکهاغلب در انواع صحنههای صنعتی دیده میشوند:
| نوع متر | ویژگیهای اصلی | کاربردهای معمول |
|---|---|---|
| رومیزی(درجه آزمایشگاهی) | بالاترین دقت، چند پارامتری (اغلب همراه با pH)، ثبت دادهها، انطباق با GLP/GMP. | آزمایشگاههای تحقیق و توسعه، آزمایشهای دارویی و تضمین کیفیت. |
| قابل حمل(درجه میدانی) | حافظه داده یکپارچه، مقاوم، باتری خور، مناسب برای محیطهای سخت. | بررسیهای زیستمحیطی، آزمایشهای کشاورزی و مطالعات هیدرولوژی. |
| آنلاین/صنعتی | اندازهگیری پیوسته و بلادرنگ در خطوط لوله یا مخازن، عملکردهای هشدار، خروجیهای ۴-۲۰ میلیآمپر برای کنترل PLC/DCS. | آب تغذیه بویلر، کنترل برج خنککننده، سیستمهای آب فوق خالص. |
| جیب (قلم اندازه گیری رسانایی) | کوچکترین، سادهترین عملیات، عموماً دقت کمتر، و ثابت سلولی. | مصارف خانگی، آبزیپروری و بررسیهای اولیه TDS برای آب آشامیدنی. |
ششم. چگونه یک دستگاه اندازهگیری رسانایی الکتریکی را کالیبره کنیم؟
کالیبراسیون منظم برای حفظ دقت و قابلیت اطمینان هر سیستم اندازهگیری EC الزامی است. کالیبراسیون، پاسخ دستگاه اندازهگیری را به مقادیر معلوم استاندارد میکند و ثابت سلول (K) را تأیید میکند.
روش کالیبراسیون استاندارد:
۱. انتخاب استاندارد:یک گواهینامه انتخاب کنیدمحلول استاندارد رسانایی(به عنوان مثال، محلولهای کلرید پتاسیم (KCl) با مقادیر معلوم مانند 1413 میکروزیمنس بر سانتیمتر یا 12.88 میلیزیمنس بر سانتیمتر) که محدوده نمونه مورد انتظار شما را در بر میگیرد.
۲. آمادهسازی پروب:الکترود را کاملاً با آب دیونیزه (DI) و سپس با مقدار کمی از محلول استاندارد بشویید تا سطح آن آماده شود. با کاغذ بدون پرز خشک کنید. با فشار زیاد پاک نکنید.
۳. اندازهگیری:پروب را کاملاً در محلول استاندارد فرو ببرید و مطمئن شوید که هیچ حباب هوایی در نزدیکی سطوح الکترود باقی نمانده است. اجازه دهید دما تثبیت شود.
۴. تنظیم:عملکرد کالیبراسیون دستگاه را آغاز کنید. دستگاه به طور خودکار مقدار تثبیت شده را میخواند و پارامترهای آن را به صورت داخلی تنظیم میکند (یا از کاربر میخواهد مقدار استاندارد شناخته شده را وارد کند).
۵. تأیید:برای کارهای با دقت بالا، کالیبراسیون را با استفاده از یک محلول استاندارد متفاوت دوم تأیید کنید.
VII. کاربردهای گستردهی دستگاه اندازهگیری رسانایی الکتریکی
کاربردهای اندازهگیری EC گسترده و در بخشهای مختلف حیاتی است:
۱. تصفیه آب:نظارت بر کارایی سیستمهای اسمز معکوس (RO) و دیونیزاسیون. رسانایی آب فوق خالص معیار مستقیمی از کیفیت آن است (مقدار کم میکروزیمنس بر سانتیمتر نشاندهنده خلوص بالا است).
۲. علوم محیطی:ارزیابی سلامت کلی و شوری آبهای طبیعی (رودخانهها، دریاچهها، آبهای زیرزمینی)، که اغلب به عنوان شاخصی از آلودگی بالقوه یا رواناب معدنی استفاده میشود.
۳. کشاورزی و باغداری:کنترل کردنغلظت محلول غذاییدر کشت هیدروپونیک و کود آبیاری. سلامت گیاه مستقیماً با سطح EC آب تغذیه مرتبط است.
۴. کنترل فرآیند صنعتی:تنظیم چرخههای تخلیه آب در برجهای خنککننده و دیگهای بخار برای جلوگیری از رسوبگذاری و خوردگی با حفظ غلظت مواد جامد محلول در محدوده قابل قبول.
۵. غذا و نوشیدنی:کنترل کیفیت، برای اندازهگیری غلظت مواد تشکیلدهنده (مثلاً نمک در محلولهای آب نمک یا غلظت اسید در نوشیدنیها) استفاده میشود.
هشتم. تفاوت بین دستگاه اندازهگیری رسانایی الکتریکی و pH متر چیست؟
در حالی که هر دو ابزار ضروری برای تجزیه و تحلیل مایع هستند، EC متر وthایpH متراندازه گیریاورهویژگیهای اساساً متمایز یک راهحل:
| ویژگی | دستگاه اندازهگیری رسانایی الکتریکی (EC متر) | pH متر |
|---|---|---|
| چه چیزی را اندازه گیری می کند | ظرفیت محلول برای هدایت جریان، که توسط غلظت کل یونهای متحرک تعیین میشود | غلظت (فعالیت) یونهای هیدروژن (H₂)+) |
| آنچه نشان میدهد | کل جامدات محلول، شوری و خلوص | اسیدیته یا قلیایی بودن |
| اصل | اندازهگیری جریان الکتریکی تحت ولتاژ معلوم | اندازهگیری اختلاف پتانسیل در یک غشای شیشهای حساس به pH |
| واحدها | میکروزیمنس بر سانتیمتر یا میلیزیمنس بر سانتیمتر | واحدهای pH (مقیاس لگاریتمی از 0 تا 14) |
در یک تجزیه و تحلیل جامع آب، هر دو پارامتر ضروری هستند. به عنوان مثال، در حالی که رسانایی بالا به شما میگوید یونهای زیادی وجود دارند، pH به شما میگوید که آیا این یونها عمدتاً در اسیدیته یا قلیاییت نقش دارند یا خیر.
زمان ارسال: نوامبر-04-2025