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[技術文章] 導電度測定法 [複製連結]

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發表於 2014-5-27 11:18:18 |顯示全部樓層
本實驗項目之實務應用
導電度(Conductivity)係表示水中解離性無機鹽類之總和,包括陽離子(鈣、鎂、鈉、鉀、鐵、鋁等)及陰離子(SO42-、Cl-、NO3-、CO32-、HCO3-),亦是水中金屬鹽分濃度的另一項呈現指標。大多數之無機酸、鹼和鹽類在水中解離可產生離子,在微量電流下,陽離子趨向陰極,陰離子趨向陽極,故可形成導電狀態,但是某些有機分子如蔗糖及苯在水中不易解離,導致導電性差,此外溶液導電的強弱亦和溶液中陰陽離子濃度及陰陽電極間距有關。
環境中灌溉用水之視導電度(Electrical conductivity, EC),為判斷水質優劣第一重要之指標。在農業上常以ms/cm(10-3 mho/cm、10-3 姆歐/公分)或μs/cm(10-6 mho/cm、10-6 姆歐/公分)單位來表示。因為在作物生長過程中,導電度所產生之滲透壓影響作物之水分吸收能力,過濃之金屬離子對作物呈毒性,對土壤亦產生鹽分積聚,土壤有鹽鹼化之虞。導電度在放流水標準中並無規定,但在台灣灌溉用水標準中定為750μs/cm,台灣河川地表水之自然背景其導電度值均不超過400μs/cm,台北市之自來水之導電度值約為100μs/cm;高雄市之自來水之導電度值約為750μs/cm,而美國之飲用水導電度約在50~1500μs/cm之間。新鮮的蒸餾水其導電度約在0.5~2μs/cm,經過一段時間後會增加,增加原因為空氣中二氧化碳或微量氨氣溶解至水樣之故。此外工業廢水導電度亦較高,往往超過10,000μs/cm,故環境樣本中導電度之測定甚為重要。

二、實驗原理
    導電度係利用惠斯登(Wheatstone)電橋原理測定水中電阻大小,可間接表示所含鹽分濃度,水中所含電解質濃度愈大,則電流通過愈容易,電阻愈小;相反的,水中鹽分含量愈少,電流通過愈難,則電阻愈大。電阻的單位以歐姆(ohm)表示,其倒數則稱為姆歐(mho),即為導電度的單位。
導電度計,包括一個特殊設計的電極和一個惠斯登電橋。導電度計的電極中有兩片白金,相隔1公分,當其浸在欲測定的溶液中,將電流通過1 cm2斷面積,長1 cm之液柱時,即可利用惠斯登電橋量出兩白金片間的電阻,可用電阻之倒數算出溶液的比導電度(單位長度之導電度,mho/cm)。
在化學分析上,常用導電度姆歐來表示鹽分含量,兩者關係成正比,即導電度測定值mho愈大,表示水中所含鹽分濃度愈高,一般天然水之導電度遠小於1 mho/cm,故常以mmho/cm(10-3 mho/cm)或μmho/cm(10-6 mho/cm)單位來表示。
   
三、實驗設備與藥品
(一)實驗設備:
導電度計,如圖一所示。

圖一 導電度計
(二)實驗藥品:
1. 去離子蒸餾水:其導電度須小於1μs/cm。
2. 標準氯化鉀溶液(0.01N):溶解0.7456 g標準級氯化鉀(105℃,烘乾2小時)於去離
子蒸餾水中,並於25℃時,稀釋至1000 mL。(EC=1412 μmho/cm , 25℃)

四、實驗內容與步驟
(一)使用前,先用氯化鉀溶液校正導電度計。
(二)將標準溶液及待測定水樣置於室溫或水浴中保持恆溫,此時水溫應在25±0.5℃。
(三)使用電極之前,先利用去離子蒸餾水淋洗。
(四)將電極棒置於水樣中,測定導電度,並紀錄之。

五、實驗成果
編    號        導電度實測值 (μmho/cm)        水溫(℃)        25℃時之導電度
(μmho/cm, 25℃)
                       
                       
                       
                       
                       
                       
                       
                       

導電度計若無溫度測定補償裝置者。則需以下式計算:

其中:k,μmho / cm = 換算成 25 ℃ 時之導電度
   km = 在 t ℃ 時測得之導電度

六、問題與討論(可參考老師指定教科書之內容或是其他相關文獻)
(一)導電度與鹽分濃度之間的關係為何?
(二)您飲用之自來水導電度值為何?與灌溉水質標準之比較?
(三)溫度與導電度之間有何關係?某水樣在18℃時現地測得導電度為250μs/cm,試問其25℃之導電度?

七、注意事項
(一)比導電度可表示溶液的導電能力,導電力和溶液中的離子濃度、活性、價數、離子間相對濃度和溶液溫度有關。
(二)當溫度增加1℃時,比導電度會增加1.9%,故測定時應校正溫度的偏差,並以25℃之校正值表示之。此外電極上附著不潔物時,會造成測定時之誤差,故電極表面需經常保持乾淨,使用前需用標準之氯化鉀溶液校正之。
(三)導電度計附有溫度測定補償裝置者,可省略校正步驟。

八、參考書目
(一)徐貴新著,水質分析實驗,六版修訂,高立圖書,中華民國94年,ISBN9789864122851。
(二)中華民國環保署環境檢驗所網站檢測方法彙編
http://www.niea.gov.tw/niea/WATER/W20351B.htm
(三)Sawyer C. N., McCarty P. L., and Parkin G. F., “Chemistry for Environmental Engineering and Science”, 5/e, Vol. II, 2004.
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