分析仪器设计分析.ppt

极间电容的影响 在A、B两端加上交流电源时，电源频率越高，C1 、C2的容抗越小，当其容抗足够小的时候，R1 、R2几乎被短路，极化电阻可以忽略不计，消除了极化的影响。但是，频率越高，C0的容抗也越小，它与溶液电阻RX并联，使A、B两端总的阻抗减小，测量值偏小。 A RX B C0 极间电容的影响 解决办法：采用合适频率的交流电源；电极与仪表的连接电缆控制在适当的长度内并在电路中进行电容补偿。 测量低电导率的水样时，RX较大，与它串联的极化电阻R1 、R2影响较小，与它并联的C0分流的影响较大，要采用频率较低的交流电源； A R1 R2 RX B RX ＞＞ R1+R2 极间电容的影响 测量电导率较大的水样时，RX较小，与它串联的极化电阻R1 、R2的影响是主要的，C0的影响较小，要采用频率较高的交流电源。 A RX B C0 XC0＞＞ RX 极间电容的影响 实验室电导率仪，若设有高、低频率切换开关，可根据水样电导率所在的范围选择电源频率。 对于在线电导率仪表，一般采用固定的合适频率。为使电导G在一定的范围内，对不同的水样配不同的电极。用于测量电导率小的水样，就配电极常数J较小的电极；水样的电导率较大时，就配J较大的电极。 极间电容的影响 常用的测量范围与电极常数的对应关系如下： 电导率k 常数J 电导G RX 0.05～0.2μS/cm 0.01 5～20μS 50kΩ～200kΩ 0.2～2μS/cm 0.01 20～200μS 5kΩ～50kΩ 2～20μS/cm 0.1 20～200μS 5kΩ～50kΩ 20～200μS/cm 1 20～200μS 5kΩ～50kΩ 只要用于测量0.2μS/cm以上的水样，对应的RX都在5kΩ～50kΩ之间，测量0.05μS/cm（小于超纯水）时才达到200kΩ。 影响电导率测量的因素 溶液温度的影响 随着温度的升高，溶液的粘度减小，离子在移动扩散时受到水分子的阻力减小，使离子迁移速度加快，因而使溶液的电导率增大；反之，温度下降使溶液的电导率减小。电导率还与电解质在水中的离解度以及水本身的离解度等因素有关，情况比较复杂。 溶液温度的影响 在无限稀释溶液中，电导率与温度的关系可近似表示为： 式中，t ——溶液温度，℃； t0——基准温度，25℃； kt ——溶液温度为t时的电导率，S/cm； kt0——溶液温度为t0时的电导率，S/cm； β——电导率温度系数。 溶液温度的影响 电导率受温度的影响很大，一般情况下： 盐类溶液的β在0.02／℃～0.025／℃之间； 酸、碱类溶液的β在0.015／℃～0.02／℃之间； 纯水的β在0.02／℃～0.06 ／℃之间。 溶液温度的影响 解决方法：在仪表中设置温度补偿电路（电极有温度检测探头）。 电导率仪都有温度补偿功能（除早期的实验室仪表外），使用中要设置补偿系数。很多仪表都设了缺省值0.02。但需要指出的是，不仅不同溶液的电导率温度系数不同，同一溶液的电导率温度系数在不同的温度段也不同，β不是线性的。因此，给仪表设置固定的温度补偿系数的不能做到完全补偿。 溶液温度的影响 选用具有非线性自动温度补偿功能的电导率仪表，温度补偿的效果会更好。这种温补称为自然温补。如ORION 130A便携式电导率仪中温补系数的“tc nlf”档，该仪表中已储存了各温度、各电导率下的温度系数，仪表根据所测量的电导率和温度，测量时自动选取相应的温度补偿系数。目前某些在线电导率仪表也具有非线性自动温度补偿功能。 无论用线性还是非线性补偿，一定要开启温补功能（屏幕上显示TC或ATC）。 根据电化学原理，电极电位可由能斯特（Nernst）方程式表示，即： (3-1) 式中： E——平衡时电极电位； E0——电极体系的标准电极电位； R——气体常数，为8.314焦耳／度·摩尔； F——法拉第常数，为96487库仑； T——绝对温度； n——电极反应中电子转移数； [A]a——其中[A]表示A物质的浓度，单位为摩尔／升， 而幂指数a为反应方程式中A物质的系数。如果参与电极反应的物质为固体或液态金属，则浓度取1；如果参与电极反应的物质均气体，则浓度可用气体的分压表示。 铜电极的例子中，电极电位表示式为： 电化学电池是由一对电极、电解质和外电路组成