理論上講,絕對純凈的水中只有兩種離子,他們是水分解產(chǎn)生的H+和OH-。電導率是的0.055μS/cm 對應不含任何雜質(zhì)的水樣在25℃下的電導率。
超純水的電導率由于很小,所以比較難以顯示。水的導電性能,與水的電阻值大小有關(guān),電阻值大,導電性能差,電阻值小,導電性能就良好。因此往往用電阻率(MΩ.cm)來表示其純凈度。電阻率為電導率的倒數(shù),這樣就得到純水的電導率。
根據(jù)歐姆定律,在水溫一定的情況下,水的電阻值R大小與電極的垂直截面積F成反比,與電極之間的距離L成正比: R=ρ·L/F 式中ρ為電阻率,或稱比電阻。電阻的單位為歐姆(歐,代號Ω),或用微歐(μΩ),1Ω等于106μΩ電阻率的國際制(SI)單位為歐米(Ω·M)。 如果電極的截面積F做成1CM2,那么電阻值就等于電阻率。 水的電阻率的大小,與水中含鹽量的多少,水中離子濃度、離子的電荷數(shù)以及離子的運動速度有關(guān)。因此,純水電率很大,超純水電阻率就更大,也就說水越純,電阻率越大。
由于水中含有各種溶解鹽類,并以離子的形態(tài)存在。當水中插入一對電極時,通電之后,在電場的作用下,帶電的離子就產(chǎn)生一定方向的移動,水中陰離子移向陽極,陽離子移向陰極,使水溶液起導電作用。水的導電能力的強弱程程度,就稱為電導度S(或稱電導)。電導度反映了水中含鹽量的多少,是水的純凈程度的一個重要指標。水越純凈,含鹽量越少,電阻越大,電導度越小。超純水幾乎不能導電。電導的大小等于電阻的倒數(shù),即:S=1/R 。
即使在純水中也存在著H+和OH-兩種離子,經(jīng)常說,純水是電的不良導體,但是嚴格地說水仍是一種很弱的電解質(zhì),它存在如下的電離平衡:H2O←→H++OH或2H2O←→H3+O+OH-其平衡常數(shù):KW=[H+].[OH-]/H2O=10-14式中KW稱為水的離子積[H+]2=[OH-]2=10-14∴[H+]2=[OH-]2=10-7lH2O,0=λOH-,0=349.82+198.6=548.42S/cm.mol2已知水的密度d25℃/H2O=0.9970781cm3
故原有假設為1的水分離子濃度只能達到0.99707。實際上是僅0.99707份額的水離解成0.99707.10-7的[H+]和[OH-],那么離解后的[H+]和[OH-]電導率的總和KH2O用下式求出:KH2O=CM/1000λH2O=(0.99707.10-7/1000).548.42=0.05468μS.cm-1≈0.054μS.cm-1∴ρH2O=1/KH2O=1/0.05468×10-9=18.29(MΩ.cm)≈18.3(MΩ.cm)
由水的離子積為10-14可推算出理論上的高純水的極限電導為0.0547μS*cm-1,電阻為18.3MΩ.cm(25℃)。
水的電導率的溫度系數(shù)在不同電導率范圍有不同的溫度系數(shù)。對于常用的1μS*cm-1的蒸餾水而言大約為+2.5%-1。
純水分為:工業(yè)純水和飲用純水
工業(yè)純水水質(zhì)標準:在25攝氏度中,普通純水:EC=1~10us/cm;高純水:EC=0.1~1.0us/cm;超純水:EC=0.1~0.055;
制藥用純化水水質(zhì)標準:電導率 ≤2μS/cm (電阻率≥0.5 MΩ.CM),(2010版藥典標準)
飲用純水水質(zhì)標準:EC=1~10 us/cm(國家標準)
純化水設備在線電導率與與溫度、PH值都密切相關(guān)。所以在測量電導率的時候需要充分考慮到溫度與PH值的情況。電導率的詳細測量方法如下:
使用在線或離線電導率儀,記錄測定溫度。在表1中,測定溫度對應的電導率值即為限度值。如測定溫度未在表1中列出,則應采用線性內(nèi)插法計算得到限度值。如測定的電導率值不大于限度值,則判為符合規(guī)定;如測定的電導率值大于限度值,則判為不符合規(guī)定。
純化水設備在線電導率與與溫度、PH值都密切相關(guān)。所以在測量電導率的時候需要充分考慮到溫度與PH值的情況。
電導率在很大程度上受水樣溫度的影響,水樣溫度越高則離子活性越高,電導率越高。我們通常使用溫度系數(shù)α 來表征電導率受溫度的影響狀況,不同介質(zhì)的溫度系數(shù)不同,超純水與糖漿的溫度系數(shù)較高,而低濃度酸堿溶液的溫度系數(shù)相對較低。
實際上,介質(zhì)的溫度系數(shù)α 不是常數(shù)而是隨溫度的變化而變化。需要注意,任意溫度時的溫度系數(shù)總是以25℃參考溫度為基準,也就是說α(T)并不是電導率—溫度曲線在溫度T 時的斜率。這一點比較容易引起混淆。
另外,溫度系數(shù)α 除了與溫度有關(guān),還與介質(zhì)濃度有關(guān)。
為了補償溫度對電導率測量的影響,電導率測量變送器必須具有溫度自動補償電路,這樣儀表所顯示的電導率為換算到25℃標準溫度時的電導率。溫度測量是通過傳感器中的熱敏電阻完成的。熱敏電阻的精度越高則溫度測量越準確,溫度補償后的電導率越準確。對于超純水,強烈建議使用±0.1℃準確度的熱敏電阻。