一种基于绝对测量方法的流通式电解质溶液电导池与流程

    专利2025-06-29  10


    本发明涉及电导率测量的,尤其涉及一种基于绝对测量方法的流通式电解质溶液电导池。


    背景技术:

    1、纯水是应用最为广泛的分析试剂,评价纯水的纯净或污染程度最常用的技术指标是电导率。纯水的电导率通常介于0.055μs/cm~5μs/cm,电导率达0.055μs/cm(电阻率18.2mω·cm)的纯水通常也称之为超纯水。纯水广泛应用于分析实验室、发电厂、食品工业、生物医药和电子工业等行业领域,纯水的纯净或污染程度严重关系到分析测量结果的准确可靠、产品质量的合格与否以及生产工艺过程的安全等,这些行业领域对纯水的电导率都有明确的规定。纯水电导率的准确测量与监测需求日益迫切要求纯水的电导率量值能够直接溯源至国际单位制(si)单位,以保证其测量结果的准确可靠、等效可比。纯水的电导率量值很低(≤5μs/cm),极易受环境空气中co2浓度的影响,co2溶解于水(形成h2co3且部分水解成h+和hco3-)会使纯水的电导率上升10~30倍。随着环境空气的压力及其co2浓度的变化,与环境空气中co2达到平衡时的纯水电导率通常在0.7μs/cm~1.3μs/cm范围内变化。因此,环境空气中co2对纯水电导率的贡献无法忽略且难以确定,其引入的标准不确定度通常可达0.12μs/cm。基于这一原因,采用传统的非流通式电导池测量(超)纯水的电导率时,难以排除环境空气中co2引入的干扰影响,也不能够满足(超)纯水电导率量值的计量溯源需求。

    2、测量溶液电导率的仪器通常称作电导率仪或电阻率仪,它主要由电子单元和电导池组成。电导池是电导率测量仪器设备的关键部件,使用前通常需要对其电导池常数(定义,电导池常数等于电极间距除以等效电极面积)进行校准。按照电导池常数校准方法原理的不同,电导池可分为两类:一类是基于相对测量方法的电导池,其电导池常数通过使用具有电导率标准值的电导率标准溶液校准得到,该类电导池具有设计制造技术成熟、成本较低等优点,目前市场上的电导率仪几乎都采用该类型电导池;另一类是基于绝对测量方法(基准测量方法)的电导池,其电导池常数通过校准电导池的几何尺寸(电极间距、电极直径或面积等)得到,该类电导池具有设计制造较复杂、成本较高等缺点,但其具有测量准确度高、量值溯源路线扁平化等优点,目前国家级计量研究机构通常采用该类型电导池。

    3、目前用于测量纯水电导率的商品化电导率仪(或电阻率仪)也有采用流通式电导池的,但该类电导池都是基于相对测量方法,其电导池常数仍需要通过电导率标准溶液或基于绝对测量方法的流通式电导池来进行校准。


    技术实现思路

    1、本发明为了解决上述技术问题提供一种基于绝对测量方法的流通式电解质溶液电导池,其测量精度高,使用方便。

    2、为达到上述目的,本发明采用的技术方案如下:

    3、一种基于绝对测量方法的流通式电解质溶液电导池,包括电导池本体,电导池本体由外电级和两个内电级组成,外电级具有两端贯通的装配腔,两个内电级分别通过第一绝缘体置于装配腔的两端,且内电级与装配腔的腔壁之间具有间距,以形成用于装载待测溶液的测量腔,两个内电级之间通过第二绝缘体隔开,每个内电级均与外电级形成电极对,电极对与阻抗测量电桥连接以对待测溶液进行电导率测量;外电级上设有两个分别贯通测量腔的样液头,用于供待测溶液进出测量腔,进而构成流通式电解质溶液电导池,两个样液头之间具有间距,具体的,对于流经上述电导池本体的电解质溶液,两个电极对所测得的电导率相等,由此构建出如下电导率计算模型:

    4、

    5、式中,

    6、

    7、

    8、其中:κ为待测溶液的电导率(s/m),j1、r1、l1分别为其中一个电极对的电导池常数(m-1)、所测得的待测溶液电阻(ω)以及内电极的长度(m),j2、r2、l2分别为另一个电极对的电导池常数(m-1)、所测得的待测溶液电阻(ω)以及内电极的长度(m),do为外电极的内径(m),di为内电极的外径(m),a1、a2分别为两个电极对中电极对端部效应引起的各自电极长度修正值(m)。

    9、优选的,两个内电级的外径相同,且内电级的外径、长度,以及外电极的内径均采用但不仅限于三坐标测量机测得,保证计算得到的电导池常数的精度。

    10、优选的,内电级和外电极均采用不锈的导电材料制成,提高使用寿命。

    11、优选的,电导池本体还包括恒温浴槽,电导池本体可拆卸的置于恒温浴槽内,在对电导率测量过程中可实现对温度的控制。

    12、与现有技术相比,本发明具有以下有益效果:

    13、1、本发明通过外电级、内电级和样液头的相互配合构建出流通式的电解质溶液电导池,采用测长的方法测量外电级、内电级的几何尺寸,经过计算得到电导池本体的电导池常数,进而提高溶液电导率的测量准确度。

    14、2、电导池本体的各组件间密封良好,通过设置的恒温浴槽可实现对电导率测量过程中的温度控制。



    技术特征:

    1.一种基于绝对测量方法的流通式电解质溶液电导池,包括电导池本体,其特征在于,电导池本体由外电级(1)和两个内电级(2)组成,所述外电级(1)具有两端贯通的装配腔,两个所述内电级(2)分别通过第一绝缘体(3)置于装配腔的两端,且内电级(2)与装配腔的腔壁之间具有间距,以形成用于装载待测溶液的测量腔(4),两个所述内电级(2)之间通过第二绝缘体(5)隔开,每个所述内电级(2)均与外电级(1)形成电极对,所述电极对与阻抗测量电桥连接以对待测溶液进行电导率测量;

    2.根据权利要求1所述的基于绝对测量方法的流通式电解质溶液电导池,其特征在于,两个所述内电级(2)的外径相同,且内电级(2)的外径、长度,以及外电极(1)的内径均采用三坐标测量机测得。

    3.根据权利要求2所述的基于绝对测量方法的流通式电解质溶液电导池,其特征在于,所述内电级(2)和外电极(1)均采用不锈的导电材料制成。

    4.根据权利要求3所述的基于绝对测量方法的流通式电解质溶液电导池,其特征在于,所述电导池本体还包括恒温浴槽,所述电导池本体可拆卸的置于恒温浴槽内。

    5.根据权利要求1-4任一项所述的基于绝对测量方法的流通式电解质溶液电导池,其特征在于,所述电导池本体通过构建的电导率计算模型获取待测溶液的电导率:


    技术总结
    本发明公开一种基于绝对测量方法的流通式电解质溶液电导池,包括电导池本体,电导池本体由外电级和两个内电级组成,外电级具有两端贯通的装配腔,两个内电级分别通过第一绝缘体置于装配腔的两端,且内电级与装配腔的腔壁之间具有间距,以形成用于装载待测溶液的测量腔,两个内电级之间通过第二绝缘体隔开,每个内电级均与外电级形成电极对,电极对与阻抗测量电桥连接以对待测溶液进行电导率测量;外电级上设有两个分别贯通测量腔的样液头,用于供待测溶液进出测量腔。本发明通过外电级、内电级和样液头的相互配合构建出流通式的电解质溶液电导池,采用测长的方法经过计算得到电导池本体的电导池常数,进而提高对待测溶液的电导率测量。

    技术研发人员:宋小平,王海,王梅玲,张艾蕊,任丹华,周彦
    受保护的技术使用者:中国计量科学研究院
    技术研发日:
    技术公布日:2024/4/29
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