高纯水的电导率测量

• 关键词：高纯水,电导率,电极,变送及调节器

电导率测量是水质分析中最常用的电化学方法。通过获得的测量值可以快速地判断被测量介质（例如：高纯水）的水质。

水的电导率值主要取决于其中所含离子的数量、离子所带电荷量以及其运动情况。电导率电极所测得的电导率值越低，说明水中所含电解质越少。反之，电导率值越高，水中所含电解质越多。

典型介质的电导率范围（25°C 下）：
高纯水：0.055—1 µS/cm
纯水（去离子水）：大约 2—10 µS/cm
地下水：大约300 – 800 μS/cm

高纯水水质的监控

“高纯水”顾名思义，是指没有杂质的纯度非常高的水：电导率值小于1 μS/cm (25 °C下)。

基于这种特性，高纯水在多种领域内得到了广泛的应用，例如：

半导体制造
食品、药品以及化妆品的生产
锅炉供水
光学及化学工业
普通的需要高纯度水的工艺流程

对于高纯水（pure water, purified water, water for injection usw.）的水质，在很多不同的标准里都有相应的规定，例如：ASTM （urspr. American Society for Testing and Materials）、欧洲药典（Ph. Eur.）、美国药典（USP）和DIN 或ISO标准。

上述的各种标准都要求对水质进行相应的监测。这可以通过两种方法实现：通过实验室分析（水样分析）和通过在线测量。电导率测量作为相对简单又安全可靠的在线测量方式被广泛应用在对高纯水质量的监测上。

一个完整的高纯水电导率测量系统包括：
 高纯水测量电极（标注精确的电极常数）
 高纯水变送器调节器
 连接电缆

高纯水的电导率测量所采用的是两极式的电导率电极。电极的两极采用同轴的形式设计（外部电极包围内部电极）。

JUMO tecLine Lf-VA （不锈钢或钛结构）电导率电极是一款专门适用于上述应用的产品。电极常数为 K= 0.01的电极覆盖了 0.05 到10 μS/cm 的测量范围。

图1：JUMO tecLine Lf-VA 电极式电导率电极及JUMO AQUIS 500 CR 变送/调节器

因为水体的电导率与温度值关系密切，所以必须在测量数据的处理过程中考虑温度的影响。出于这种考虑，JUMO电导率电极都配有Pt100或Pt1000的温度传感器。在测量过程中电极同时测量水体的温度值，这个值在变送器内被用于电导率值的温度补偿。

JUMO tecLine Lf-VA 的电极材质采用不锈钢（1.4571或1.4435）或钛。JUMO的电导率电极所采用的材质都是对人体无害的，符合FAD认证的要求。

此款电极还提供了多种可选的过程连接：

- G½A, G¾A 或 G1A 螺纹
- ½"-14或 ¾"-14 NPT 螺纹
- DN25 牛奶管
- DN25 卡箍
电导率电极的精确的电极常数也可以通过ASTM D1125-95 和 ASTM D5391-99 (单点校验) 来提供。

高性能的变送及调节器
高纯水的水质监测不仅需要合适的电导率电极，也需要相应高性能的变送及调节仪表。JUMO在这里提供JUMO AQUIS 500 CR 变送及调节器。
该仪表用于测量和控制电极式电导率、水体溶解性总固体（TDS）及电阻率。得益于它高科技的设计，JUMO AQUIS 500 CR 可以完全满足所要求的测量任务。
图2：

介质温度作为第二个主测量值通过JUMO电导率电极内所配的Pt100或Pt1000来获得。变送及调节器可以借助实时测量的温度值来实现自动的温度补偿。
对于电导率和温度测量值，JUMO AQUIS 500 CR可以选配两个继电器。这两个继电器可以通过参数来设置其功能。可实现的调节功能包括：P-, PI-, PD- 和 PID 控制。

借助按键和LC显示屏可以对仪表进行操作设置。此显示屏不仅可以清晰显示测量值，而且可以显示设置过程中的参数，使得过程更加简便，保证了设置的正确。
变送及调节器的设置界面受密码保护，重要的参数只有在设置界面下开启设置功能后才可以进行修改。
该仪表适合现场安装。坚固的外壳可以保护内部电路和电气连接不受环境的侵蚀（IP67）。

图3： JUMO高纯水变送器：JUMO AQUIS 500 CR, JUMO ecoTRANS Lf 03 和 JUMO dTRANS CR 02 
 

JUMO高纯水变送器提供了如下可能：
 精确输入电极常数
 温度补偿ASTM D 1125-95
 按照USP <645> (水电导率)进行极限值控制

总结
电导率在高纯水领域里具有重要的意义。通过持续的电导率测量可以实现对高纯水水质快速和安全的控制。这个应用领域对电导率测量技术有着特别的要求。

JUMO电极式电导率电极JUMO tecLine Lf-VA配合变送及调节器MO AQUIS 500 CR可以实现高纯水电导率的精确测量。