电导率现场监测技术在水质监测中的应用研究
汪数学
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汪数学,. 电导率现场监测技术在水质监测中的应用研究[J]. 电力研究,2023.7. DOI:10.12721/ccn.2023.157063.
摘要:
为了提高水资源质量,针对水质监测中电导率现场监测技术的应用展开分析。首先对电导率现场监测技术做出介绍,随后阐述水质监测中该技术的操作流程,明确电导率现场监测技术的操作要领。最后提出了调整溶液浓度、精准测量电导率、克服周围环境温度对监测结果的影响、做好设备校准工作四点建议。充分发挥出电导率现场监测技术的优势,通过水质监测发现存在的影响因素,以期能够杜绝水质污染问题。
关键词: 电导率现场监测技术水质监测温度导电性
DOI:10.12721/ccn.2023.157063
基金资助:


电导率是指水所具有的导电能力,在水质监测中测量电导率,是除测量pH以外,比较常见的一种电化学分析方法,也可将电导率作为水质衡量的指标。一般情况下水中溶解盐均在离子状态,而且均有导电性。当水中溶解盐量增加,那么离子数量也会随之增多,相应的水导电性增大。所以,按照水的导电性,能够从中了解到水中溶解固体数量。电导率作为水质状况的重要指标之一,电导率现场监测技术也可以用于水质监测。鉴于此,本文针对水质监测中,电导率现场监测技术的应用展开分析,介绍该技术以及操作流程,并提出该技术的优化建议,为水质监测提供技术支持。

一、电导率现场监测技术

水质监测中采用电导率现场监测技术,监测的核心对象是水的电导率[1]。电导率是物质传输电流能力强度测量值的名词,如果向导体两端施加电压,那么电荷载子将会向某一方向流动,由此便会产生电流。计算电导率,可通过电流、电压测量值进行。

电解质溶液体现出导电性能,所以处于一定温度条件下,电解质电阻服从欧姆定律的计算公式为:图片3.png。该公式中的R为电阻,Ω;p为电阻率,Ω·cm;L为电解质导体长度,cm;A为电解质导体的截面积,cm2。

二、电导率现场监测水质的操作流程

(一)选择绝缘子

带电绝缘子串中选择绝缘子,建议选择上数第二片、中间一片以及下数第二和第三片作为水质监测绝缘子。对于非带电绝缘子串,监测人员可以在任意位置选择三片绝缘子。

(二)配制溶剂

完成绝缘子的选择之后,监测人员便可以着手配制溶剂,建议采用去离子水(蒸馏水)和纯净水,电导率不能超过10μS/cm。如果取水量过少,不满足水质监测要求,很有可能导致污秽包含的可溶性盐分无法完全溶解。那么具体取水量可采用以下两种方法加以确定:(1)单片普通型悬式绝缘子的用水量以300ml为准[2]。如果被测绝缘子(悬式绝缘子、支柱绝缘子单元裙段)表面积与普通型悬式绝缘子存在区别,建议监测人员以实际面积为对象,根据设定的比例适当调整用水量。(2)监测人员以表面积用水0.2ml/cm3为依据,计算得出总用水量。

(三)清理绝缘子表面杂质

开始水质监测后,监测人员使用洁净滤纸、棉球或者是纱布等,清理绝缘子表面。例如纱布与蒸馏水,监测人员首先使用两种类型的纱布放入到已经完成配置的蒸馏水内,随后使用干净的镊子,挤干水后取出纱布。其次先后使用第一片与第二片湿纱布轻轻擦拭绝缘子表面,直到表面已经干净。此环节需要注意的是,监测人员在取出湿纱巾时,需要以不滴水为标准,擦拭绝缘子表面时溶液一般不会流失,还可以避免测试结果出现偏差。

(四)杂质溶解

清理绝缘子表面时,监测人员使用取样巾擦拭表面,随后将沾有绝缘子杂质的取样巾,放入到去离子水中搅拌,确保擦拭所得杂质能够在去离子水内完全溶解,从而得到污秽溶液。注意此环节在处理中,未溶解物质即非可溶性物质,一般不会影响到最终的水质监测结果。

(五)水质监测

监测人员完成上述操作后,将电极插入到溶液之中,待2min之便可读数。此次水质监测采用电导率在线监测仪器,仪器中内置公式,可以计算得到绝缘子等值附盐密度。与此同时,仪器量程支持自动转换,能够自动读取盐密值。在电导率现场水质监测中,监测人员需要控制好电极插入溶液的长度,一般是超出电极长度1/3,以免插入长度过短,对温度测量造成影响。另外,开始水质监测之后,电极不能直接接触杯壁,这可能会降低电导值、温度值的准确性。

三、电导率现场监测技术在水质监测中应用的优化对策

(一)调整溶液浓度

根据以往水质监测的经验,可知电导率与溶液内部导电离子含量有直接关系。而且这些离子多是溶解在水中形成的离子化合物,例如氯化钠。所以,溶液浓度高,代表电导率也就越高。当离子浓度增多,必然会提高电导率[3]。当然也不能完全排除溶液电传导性的限制性因素,如果溶液已经一定水平,那么增加溶液浓度,还有可能会使电导率下降,例如硫酸溶液便有可能会出现此类现象。所以,为了保证电导率现场监测技术在水质检测中能够发挥出真正优势,监测人员需要调整溶液浓度。

(二)精准测量电导率

水质监测过程中,应用到电导率现场监测技术,其原理是在两个电极放入样品,且该电极还需施加电位,最终达到水质监测的目的。那么监测人员在水质检测中,需要读取计算产生的电流,获得溶液电导率。与此同时,读取计算电流也是增强水质监测中电导率精准性的有效方法之一。

(三)克服周围环境温度对监测结果的影响

水质监测过程中,溶液温度是电导率非常重要的影响因素之一。当周围环境温度升高,电导率也会随之增加。所以,水质监测中应用电导率现场监测技术,监测人员在测试溶液电导率的过程中,需要加强溶液与周围环境环境温度之间的平衡性,尽可能地选择带温度补偿的水质检测装置,以免水质监测过程中受周围监测环境的温度影响,降低电导率监测精度[4]

(四)做好设备校准工作

电导率监测装置在水质监测中,需要按照该装置的标准组织校准,保证其在水质监测过程中的精准度。那么监测人员校准电导率装置时,必须控制校准溶液电导率。除此之外,还需做到以下两点:(1)测定水质纯度。水质监测中,为了保证高纯水质量,一般会使用电导法。当温度为25℃,俺么绝对纯水理论电导率是0.055uS/cm。根据电导率的大小,还可以对蒸馏水、去离子水、超纯水纯度进行测定,其中超纯水电导率在0.01~0.1μS/cm之间,蒸馏水是0.5~2μS/cm,去离子水则是1μS/cm。(2)对水质情况作出判断。监测人员利用电导率测定结果,可以对天然水、工业废水受到污染的实际情况作出判断,具体判断标准见表1。

表1 不同水质受污染判断标准

999.png

结束语:

综上所述,水质监测中应用电导率现场监测技术,一方面可以通过电导率监测及时发现影响水质质量的因素,另一方面在该技术的作用下,也有利于提高水质监测水平,加强水质监测效率以及监测结果准确性,从而为水资源污染的排除提供参考。

参考文献:

[1]张淼,王丽茹,李浩榛,路逍,汪瑾,刘刚.柔性电导率芯片设计与营养液监测试验研究[J].农业机械学报,2022,54(04):386-393.

[2]孟雪,赵海波,刘冉,林青,张宜文.乳品CIP数字化双电极在线电导率计量校准装置和校准方法的研究[J].工业计量,2022.33(01):1-3+8.

[3]李海洋,邓宇强,韩东宸,衡世权,唐国瑞.阳树脂再生度对水汽系统氢电导率监测准确性的影响研究[J].离子交换与吸附,2022,38(01):71-80.

[4]汪晓丹.降水中电导率与离子浓度的灰色关联度分析[J].中国资源综合利用,2021,39(08):37-39.

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