Chia sẻ bài viết
Phép đo độ dẫn điện được thực hiện khá dễ dàng. Người ta dùng một điện cực đo độ dẫn điện và một thiết bị đo phù hợp, đưa điện cực vào dung dịch mẫu và đọc giá trị được hiển thị. Tuy nhiên, có một số thách thức như lựa chọn điện cực phù hợp, sự phụ thuộc vào nhiệt độ của độ dẫn điện hoặc sự hấp thụ CO2, làm sai lệch kết quả của bạn. Trong bài viết này, tôi sẽ giúp bạn có thể khắc phục một số vấn đề này.
Các chủ đề sau đây sẽ được đề cập trong bài viết này (nhấp để chuyển đến chủ đề):
1. Lựa chọn điện cực thích hợp
Câu hỏi đầu tiên và quan trọng nhất về phép đo độ dẫn điện là: điện cực nào phù hợp nhất cho ứng dụng của bạn? Phạm vi đo phụ thuộc vào hằng số cell của điện cực đo độ dẫn điện và do đó cần xem xét những điều sau khi lựa chọn:
- Độ dẫn điện dự kiến của mẫu là bao nhiêu?
- Các mẫu của tôi có khoảng đo độ dẫn điện rộng không?
- Số lượng mẫu tôi có để đo là bao nhiêu?
Có nhiều loại điện cực đo độ dẫn điện khác nhau hiện có trên thị trường. Loại đầu dò hai điện cực có ưu điểm là chúng có thể được thiết kế với hình dạng nhỏ hơn và chính xác hơn ở độ dẫn điện thấp. Mặt khác, các loại điện cực khác cho thấy không bị ảnh hưởng đối với sự phân cực, có phạm vi tuyến tính lớn hơn và ít nhạy cảm hơn đối với sự nhiễm bẩn.
Hình 1 cho bạn thấy phạm vi ứng dụng rộng rãi của các điện cực với các hằng số cell khác nhau.
Theo nguyên tắc chung: Các điện cực có hằng số cell thấp được sử dụng cho các mẫu có độ dẫn điện thấp và các điện cực có hằng số cell cao nên được sử dụng cho các mẫu có độ dẫn điện cao.
Để biết thêm thông tin, hãy xem công cụ tìm điện cực của chúng tôi và chọn «phép đo độ dẫn điện».
Find the perfect electrode for your application with the Metrohm Electrode Finder!
2. Xác định hằng số Cell
Mỗi điện cực đo độ dẫn điện có hằng số cell riêng và do đó cần được xác định thường xuyên. Hằng số cell danh nghĩa phụ thuộc vào diện tích tiếp xúc của bạch kim và khoảng cách giữa hai bề mặt:
K : Hằng số cell tính bằng cm-1
Aeff : Diện tích hiệu dụng của điện cực tính bằng cm2
delectrodes : Khoảng cách giữa các điện cực tính bằng cm
Tuy nhiên, không có cảm biến nào là hoàn hảo và hằng số cell hiệu dụng không hoàn toàn giống với hằng số cell lý tưởng. Do đó, hằng số cell hiệu dụng được xác định thực nghiệm bằng cách đo một dung dịch chuẩn phù hợp. Độ dẫn điện đo được của nó được so sánh với giá trị lý thuyết:
K : Hằng số cell tính bằng cm-1
ϒtheor. : Độ dẫn điện lý thuyết của dung dịch chuẩn ở nhiệt độ tham chiếu tính bằng S/cm
Gmeas : Độ dẫn đo được tính bằng S
Với thời gian sử dụng ngày càng tăng, các thuộc tính của cell đo có thể thay đổi. Việc thay đổi thuộc tính của nó cũng có nghĩa là hằng số cell thay đổi. Do đó, cần phải kiểm tra hằng số cell bằng dung dịch chuẩn theo thời gian và thực hiện xác định lại hằng số cell nếu cần.
3. Sự phụ thuộc nhiệt độ của độ dẫn điện
Bạn đã bao giờ tự hỏi rằng tại sao độ dẫn điện thường được thể hiện là 20 °C hoặc 25 °C trong tài liệu chưa? Lý do là bản thân độ dẫn điện rất phụ thuộc vào nhiệt độ và sẽ thay đổi theo các nhiệt độ khác nhau. Rất khó để so sánh các giá trị độ dẫn điện đo được ở các nhiệt độ khác nhau, vì độ lệch xấp xỉ 2% / °C. Do đó, hãy đảm bảo rằng bạn đo trong bình điều nhiệt hoặc bạn sử dụng hệ số bù nhiệt độ.
- Hệ số bù nhiệt độ là gì?
Hệ số bù nhiệt độ là một hệ số hiệu chỉnh sẽ điều chỉnh giá trị đo của bạn ở một nhiệt độ nhất định thành nhiệt độ tham chiếu. Bản thân hệ số phụ thuộc vào nền mẫu và khác nhau đối với mỗi mẫu.
Ví dụ: nếu bạn đo giá trị 10 mS/cm ở 24 °C, thì thiết bị sẽ hiệu chỉnh giá trị của bạn với hiệu chỉnh tuyến tính từ 2% /°C thành 10,2 mS/cm đến nhiệt độ tham chiếu là 25 °C. Tính năng bù trừ nhiệt độ tuyến tính này rất phổ biến và được thực hiện trong hầu hết các thiết bị.
Tuy nhiên, hệ số bù nhiệt độ không phải là tuyến tính đối với mọi mẫu. Nếu sự bù trừ nhiệt độ tuyến tính không đủ chính xác, bạn cũng có thể sử dụng tính năng ghi lại hàm số bù trừ nhiệt độ. Ở đó, bạn sẽ đo độ dẫn điện của mẫu ở các nhiệt độ khác nhau và sau đó tìm ra một hàm đa thức phù hợp thông qua các điểm đo được. Đối với các hiệu chỉnh nhiệt độ trong tương lai, hàm đa thức này sẽ được sử dụng và sẽ thu được kết quả chính xác hơn.
Và… còn dung dịch độ dẫn điện chuẩn thì sao?
4. Lựa chọn dung dịch chuẩn
Ngược lại với hiệu chuẩn pH, điện cực đo độ dẫn điện chỉ yêu cầu hiệu chuẩn một điểm. Với mục đích này, bạn cần chọn một dung dịch chuẩn phù hợp có giá trị độ dẫn điện trong cùng khoảng đo với mẫu của bạn và trơ đối với các tác động bên ngoài.
Ví dụ, hãy xem xét một mẫu nước khử ion, có độ dẫn điện dự kiến xấp xỉ 1 µS/cm. Nếu bạn hiệu chuẩn điện cực độ dẫn điện với dung dịch chuẩn độ dẫn điện cao hơn khoảng 12,88 mS/cm, điều này sẽ dẫn đến sai số lớn trong giá trị mẫu đo được.
Hầu hết các điện cực độ dẫn điện sẽ không thích hợp cho cả hai khoảng đo. Đối với độ dẫn điện thấp như vậy (1 µS/cm), tốt hơn là sử dụng dung dịch chuẩn độ dẫn điện 100 µS/cm. Trong khi vẫn có các duch dịch chuẩn độ dẫn điện thấp hơn, việc thao tác đúng sẽ trở nên khó khăn hơn. Đối với độ dẫn điện thấp như vậy, ảnh hưởng của CO2 sẽ tăng lên.
5. Khuấy hay không khuấy mẫu
This is a controversial question, as stirring has both advantages and disadvantages. Stirring enables your sample solution to be homogeneous, but it might also enhance the carbon dioxide uptake from ambient air.
Dù bằng cách nào, không quan trọng bạn chọn khuấy hay không khuấy, chỉ cần đảm bảo rằng mỗi lần đều áp dụng cùng một quy trình để xác định hằng số cell và xác định độ dẫn điện của mẫu. Cá nhân tôi khuyên bạn nên khuấy nhẹ, vì khi đó giá trị ổn định đạt được nhanh hơn và sự ảnh hưởng của việc hấp thu carbon dioxide hầu như không đáng kể.
Summary
Việc thực hiện các phép đo độ dẫn khá dễ dàng, nhưng một số điểm quan trọng cần được xem xét kỹ lưỡng trước khi bắt đầu phân tích, như sự phụ thuộc vào nhiệt độ, lựa chọn điện cực đo độ dẫn phù hợp và lựa chọn chất chuẩn dùng hiệu chuẩn. Nếu không thì những kết quả bạn nhận sẽ không chính xác.
