如何用電極法測定水中的電導率？

水中電導率是衡量水質(zhì)的重要指標，它反映了水中溶解離子總濃度的高低，能夠快速評估水樣的純度、礦化度或污染程度。在多種檢測方法中，電極法（或稱電導池法） 因其操作簡便、結果準確、適用性廣而成為應用最廣泛的技術。在戶外，手持式電導率檢測儀是常用的測定儀器。

工作原理：歐姆定律的水中實踐

電極法的核心原理基于歐姆定律。將兩個或多個已知表面積和間距的金屬電極插入水中，施加交流電壓并形成回路。溶解于水中的陰離子和陽離子在電場作用下定向移動，從而形成電流。儀器通過測量產(chǎn)生的電流強度或兩極間的電阻，即可計算出水溶液的電導率（G），其計算公式為 G = k * (I/V)，其中k為電導池常數(shù)。

為消除直流電導致的電極極化現(xiàn)象（電解反應），現(xiàn)代電導率儀均采用高頻交流電進行測量，有效避免了離子在電極表面的聚集，確保了數(shù)據(jù)的準確性。

核心部件：電導電極的精密設計

電導電極是該方法的核心部件，其設計和材質(zhì)直接影響測量精度。常見的電極材質(zhì)有不銹鋼、鈦合金和鉑黑等。

鉑黑電極因表面鍍有一層蓬松的鉑黑，極大增加了有效表面積，減少了極化效應，適用于測量低電導率的純凈水。光滑鉑金電極或石墨電極則更常用于高電導率溶液。

電極的電導池常數(shù)（K = L/A） 至關重要，它由極板間距（L）和有效面積（A）決定。常數(shù)K=1.0的電極適用于一般天然水；K=0.1的電極用于高純度水；K=10的電極則用于高離子濃度的工業(yè)廢水或濃鹽水。

從兩電極到多電極系統(tǒng)

傳統(tǒng)的兩電極系統(tǒng)結構簡單、成本低廉，足以滿足許多常規(guī)應用。但在測量極高或極低電導率樣品時，仍易受極化效應和電容效應的影響。為解決這些問題，四電極技術應運而生。外側兩個電極施加恒定的交流電壓，內(nèi)側兩個電極則用于精確測量電壓降。這種設計消除了電纜電阻和接觸電阻帶來的誤差，顯著提高了測量范圍的寬泛性和結果的穩(wěn)定性，尤其適用于在線連續(xù)監(jiān)測和極端水質(zhì)的精確分析。

確保數(shù)據(jù)可比性的關鍵

溶液的導電性具有顯著的溫度依賴性，溫度每升高1°C，電導率值約增加1%—2%。因此，溫度補償是電導率測量中不可或缺的環(huán)節(jié)。現(xiàn)代電導率儀內(nèi)置溫度傳感器（通常是熱敏電阻），可自動將測量值補償?shù)綐藴蕝⒖紲囟龋ㄍǔ?5°C），使得不同環(huán)境條件下測得的數(shù)據(jù)具有可比性。

用戶可根據(jù)水樣的特性選擇合適的補償系數(shù)（β值），或由儀器自動采用非線性補償算法，從而獲得更為準確的結果。

電極法電導率儀已成為水質(zhì)分析的基礎性裝備。其技術本身仍在不斷演進，智能化、微型化、多參數(shù)集成化是未來發(fā)展方向。通過與物聯(lián)網(wǎng)結合，實時連續(xù)的遠程水質(zhì)監(jiān)測網(wǎng)絡正在全球鋪開，為水資源保護和管理提供著至關重要的數(shù)據(jù)支撐。