詳解TDS和電導率,兩者之前有何關系以及如何換算。
詳解TDS和電導率,兩者之前有何關系以及如何換算。
在實驗室純水制備的過程中,水質(zhì)的電導率 和TDS數(shù)值存在一定的關聯(lián)性 。但是區(qū)別于前文闡述的COD和BOD的兩者之間所表征的內(nèi)容對象相對統(tǒng)一(詳見COD和BOD的概念和關系),電導率和TDS則是不同維度的表述。
下面我們還是從最基礎的定義出發(fā),簡單了解一下兩者的定義和關系。
電導率和TDS的基本定義電導率:Conductivity(electrical conductance,簡稱EC),物理學概念,也可以稱為導電率。電導率是用來描述物質(zhì)中電荷流動難易程度的參數(shù)。
生態(tài)學中,電導率是以數(shù)字表示的溶液傳導電流的能力。
在公式中,電導率用希臘字母σ來表示。
電導率σ的標準單位是西門子 /米(簡寫做S/m),為電阻率ρ的倒數(shù),即σ=1/ρ。純水制備中常用電導率單位為μS/cm(微西門子每厘米),電阻率單位為MΩ*cm ,1μS/cm*1MΩ*cm=1。
TDS:全稱Total dissolved solids,中文翻譯總?cè)芙夤腆w,又稱為溶解性固體重量,測量單位為毫克/升(mg/L),它表明1升水中溶有多少毫克溶解性固體。
TDS值越高,表示水中含有的溶解物越多,其包括無機物和有機物兩者溶質(zhì)的總含量。常見的溶質(zhì)有以鈣、鎂、鉀、鈉等陽離子和碳酸根、碳酸氫根、硫酸根、鹽酸根、硝酸根等陰離子組成的無機鹽(主要的離子狀無機物)、膠體、懸浮顆粒物、蛋白質(zhì)、病毒、細菌、微生物及其尸體以及更微小的重金屬離子等。TDS=溶解有機物+分子狀無機物+離子狀無機物(溶解性無機鹽)電導率和TDS的關系(純水制備過程中)在純水制備過程中,原水多為市政自來水或水質(zhì)較好的天然水體,其所含的有機物及分子狀無機物整體含量有限,同時考慮到適當預處理的存在,預處理過后的反滲透給水的TDS大體能反應給水的含鹽量。此時給水和產(chǎn)水存在電導率越高,鹽分越高,TDS越高的弱相關。
TDS=[Ca+Mg+Na+K]+[CO3+HCO3+SO4+Cl+NO3]結(jié)合實際情況,考慮到純水制備過程中原水來源中硫酸根、硝酸根離子含量有限,且中性低濃度狀態(tài)下碳酸鹽多以碳酸氫根離子形態(tài)為主,可簡化為TDS=[Ca+Mg+Na+K]+[HCO3+Cl]備注:軟化設備對鈣鎂離子含量影響較大,需要單獨考慮。溶液的電導率為溶劑及溶質(zhì)的電導率之和,同時考慮到離子的電導率和離子大小、離子的電荷數(shù)、離子的濃度及溫度相關。在低濃度狀態(tài)下,我們可以通過極限摩爾電導率 了解一下電導率和離子物質(zhì)的量之間的關系。以下是常見電解質(zhì)極限摩爾電導率的參考數(shù)據(jù):
K+:73.5 S*cm2*mol-1NO3-:71.0 S*cm2*mol-1H+:349.9 S*cm2*mol-1OH-:198.5 S*cm2*mol-1Mg2+:53.0 S*cm2*mol-1SO42-:82.0 S* cm2* mol-1Ca2+:59.5 S*cm2*mol-1HCO3-:52.0 S*cm2*mol-1
需要注意的是,極限摩爾電導率的值與溫度、壓力、離子半徑等因素有關,因此在實際應用中需要進行修正計算。此外,電解質(zhì)在不同溶劑中的極限摩爾電導率也有所不同。備注:我們曾通過極限摩爾電導率計算過25℃時,超純水的極限電阻率接近18.3MΩ*cm,詳見前文水處理基本知識 超純水的極限電阻率為什么是18.3MΩ*CM?換算成相對電導率(極限摩爾電導率比值*電荷數(shù)比值,以鈉離子為基準值)如下:
參 考TDS筆的設計原理,即以通過通過在兩個或多個電極之間施加電壓。溶液中帶正電的離子(如鈉離子,鈣離子,鎂離子,氫離子等)向負電荷的電極移動,帶負電荷的離子(如氯離子,硫酸根離子,碳酸氫根離子等)將向正電荷的電極移動。離子的移動形成了電流。儀表通過檢測離子的移動確定電流,并根據(jù)轉(zhuǎn)換公式轉(zhuǎn)換成TDS數(shù)值。所以TDS筆本質(zhì)上就是電導率測試筆!以標準液(不同穩(wěn)定不同濃度下都有較高的電導率穩(wěn)定性)為例,在低濃度下其相應的TDS與電導率理論比值(39.1+35.5)/(73.5+76.3)=0.50,這也是大家經(jīng)常說的TDS(ppm)=0.5DD(電導率,μs/cm)的說法由來。但是顯然這里面的約束條件比較苛刻,跟實際的使用環(huán)境有較大的差距。
相同導電率下對應不同標準液的TDS數(shù)值也是不一樣的。相對而言,lv化鉀標準溶液的線性關系較好,但442TDS標準溶液則本質(zhì)上更接近自然水體的成分組成。所以當不同品牌生產(chǎn)商生產(chǎn)的TDS筆因為測試標準液的不同,相應的內(nèi)在轉(zhuǎn)換公式也會有所區(qū)別,但是其基本原理是相同的,也多具備溫度測量及補償計算,所以我們使用TDS筆得到的數(shù)據(jù)既為25℃時的標準值。但是!也正是由于上述的工作原理,TDS筆本質(zhì)上無法有效分辨實際溶液的導電成分組成,數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換時基于不同標準液(多為lv化鉀或442標準液),其相關數(shù)值難免有所偏差。針對同一水質(zhì),不同廠家的TDS筆數(shù)值也就自然不盡相同,同一TDS數(shù)值的兩種水質(zhì),其實際的組成及含量也很難判斷。
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