TDS和电导率计算

电导率是物质传送电流的能力,是电阻率的倒数。在液体中常以电阻的倒数--电导来衡量其导电能力的大小。水的电导是衡量水质的一个很重要的指标。它能反映出水中存在的电解质的程度。根据水溶液中电解质的浓度不同，则溶液导电的程度也不同。通过测定溶液的导电度来分析电解质在溶解中的溶解度。这就是电导仪的基本分析方法。

溶液的电导率与离子的种类有关。同样浓度电解质，它们的电导率也不一样。通常是强酸的电导率最大，强碱和它与强酸生成的盐类次之，而弱酸和弱碱的电导率最小。因此，通过对水的电导的测定，对水质的概况就有了初步的了解。

电导率:

电阻率的倒数即称之为电导率L。在液体中常以电阻的倒数——电导来衡量其导电能力的大小。电导L的计算式如下式所示：

L=l/R=S/l

电导的单位用姆欧又称西门子。用S表示，由于S单位太大。常采用毫西门子，微西门子单位1S=103mS=106μS。

当量电导:

液体的电导仅说明溶液的导电性能与几何尺寸间的关系，未体现出溶液浓度与电性能的关系。为了能区分各种介质组成溶液的导电性能，必须在电导率的要领引入浓度的关系，这就提出了当量电导的概念。

所谓的当量电导就是指把1g当量电解质的溶液全部置于相距为1cm的两板间的溶液的电导，符号“λ”。由于在电导率的基础上引入了浓度的概念。因此各种水溶液的导电来表示和比较了。

在水质监测中，一般通过对溶液电导的测量可掌握水中所溶解的总无机盐类的浓度指标。

温度对电导的影响

溶液的电阻是随温度升高而减小，即溶液的浓度一定时，它的电导率随着温度的升高而增加，其增加的幅度约为2%℃-1。另外同一类的电解质，当浓度不同时，它的温度系数也不一样。在低浓度时，电导率的温度之间的关系用下式表示：

L1=L0[1+α(t-t0)+β(t-t0)2]由于第二项β(t-t0)2之值较小，可忽略不计。在低温时的电导率与温度的关系可用以下近似值L1=L0[1+α(t-t0)]表示，因此实际测量时必须加入温度补偿。

电导的温度系数:

对于大多数离子，电导率的温度系数大约为+1.4%℃-1～3%℃-1对于H+和OH-离子，电导率温度系数分别为1.5%℃-1和 1.8%℃-1，这个数值相对于电导率测量的准确度要求，一般为1%或优于1%，是不容忽视的。

纯水的电导率

即使在纯水中也存在着H+和OH-两种离子，经常说，纯水是电的不良导体，但是严格地说水仍是一种很弱的电解质，它存在如下的电离平衡：

H2O←→H++OH或2H2O←→H3+O+OH-

其平衡常数：

KW=[H+].[OH-]/H2O=10-14

式中KW称为水的离子积

[H+]2=[OH-]2=10-14

∴[H+]2=[OH-]2=10-7

lH2O,0=λOH-,0=349.82+198.6

=548.42S/cm.mol2

已知水的密度d25℃/H2O=0.9970781cm3

故原有假设为1的水分离子浓度只能达到0.99707。实际上是仅0.99707份额的水离解成0.99707.10-7的[H+]和[OH-]，那么离解后的[H+]和[OH-]电导率的总和KH2O用下式求出：

KH2O=CM/1000λH2O

=(0.99707.10-7/1000).548.42

=0.05468μS.cm-1≈0.054μS.cm-1

∴ρH2O=1/KH2O=1/0.05468×10-9

=18.29(MΩ.cm)≈18.3(MΩ.cm)

由水的离子积为10-14可推算出理论上的高纯水的极限电导为0.0547μS.cm-1，电阻为18.3MΩ.cm(25℃)。水的电导率的温度系数在不同电导率范围有不同的温度系数。对于常用的1μS.cm-1的蒸馏水而言大约为+2.5%-1

TDS,电导率和硬度

1. 水的电导率和硬度的基本知识

TDS用来衡量水中所有离子的总含量, 通常以ppm表示, 在纯水谁制造业，电导率也可用来间接表征TDS. 溶液的电导率等于溶液中各种离子电导率之和，比如：纯食盐溶液：Cond.=Cond(pure water纯水) + Cond(NaCl氯化钠) 或者Cond.= 0.055 + Cond(NaCl), 电导率和TDS的关系并不呈线性，但在有限的浓度区段内，可用采用线性公式表示: 例如. 100uS/cm x 0.5 (as NaCl) = 50 ppm TDS (uS: 微西门子). 从上面两个公式可以知道：纯水的电导率为：0.055uS (18.18兆欧), 食盐的TDS-电导率换算系数为0.5. 所以：经验公式是：将以微西门子为单位的电导率折半约等于TDS (ppm)

有时TDS 也用其它盐类表示,如CaO3(系数则为0.66), TDS与电导率的换算系数可以在0.4-1.0之间调节，以对应不同种类的电解质溶液。

2. 电导率

电导率是物质传送电流的能力，与电阻值相对，单位Siemens/cm (S/cm)，该单位的1/1000000以μS/cm表示，1/1000时以mS/cm表示。电导率测量仪的测量原理是将两块平行的极板，放到被测溶液中，在极板的两端加上一定的电势（通常为正弦波电压），然后测量极板间流过的电流。根据欧姆定律，电导率(G)--电阻(R)的倒数，由导体本身决定的。电导率的基本单位是西门子（S），原来被称为欧姆。因为电导池的几何形状影响电导率值，标准的测量中用单位电导率S/cm来表示，以补偿各种电极尺寸造成的差别。单位电导率（C）简单的说是所测电导率（G）与电导池常数(L/A)的乘积.这里的L为两块极板之间的液柱长度，A为极板的面积。

3. 水的硬度

水的硬度是指水中钙、镁离子的浓度，硬度单位是ppm，1ppm代表水中碳酸钙含量1毫克/升（mg/L）。

4. 水质硬度单位换算

硬度单位 ppm 德国硬度法国硬度英国硬度

1ppm = 1.000ppm 0.0560 0.1 0.0702

1德国硬度= 17.847ppm 1 1.7847 1.2521

1法国硬度= 10.000ppm 0.5603 1 0.7015

1英国硬度= 14.286ppm 0.7987 1.4285 1

5. 电导率与水的硬度

水溶液的电导率直接和溶解固体量浓度成正比，而且固体量浓度越高，电导率越大。电导率和溶解固体量浓度的关系近似表示为：1.4μS/cm=1ppm或2μS/cm=1ppm（每百万单位CaCO3）。利用电导率仪或总固体溶解量计可以间接得到水的总硬度值，如前述，为了近似换算方便，1μs/cm电导率 = 0.5ppm硬度, 但是需要注意：（1）以电导率间接测算水的硬度，其理论误差约20-30ppm（2）溶液的电导率大小决定分子的运动，温度影响分子的运动，为了比较测量结果，测试温度一般定为20℃或25℃（3）采用试剂检测可以获取比较准确的水的硬度值。

6. 软水与硬水

水分为软水、硬水，凡不含或含有少量钙、镁离子的水称为软水，反之称为硬水。水的硬度成份，如果是由碳酸氢钠或碳酸氢镁引起的，系暂时性硬水（煮沸暂时性硬水，分解的碳酸氢钠，生成的不溶性碳酸盐而沉淀，水由硬水变成软水）；如果是由含有钙、镁的硫酸盐或氯化物引起的，系永久性硬水。依照水的总硬度值大致划分，总硬度0-30ppm称为软水，总硬度60ppm以上称为硬水，高品质的饮用水不超过25ppm，高品质的软水总硬度在10ppm以下。在天然水中，远离城市未受污染的雨水、雪水属于软水；泉水、溪水、江河水、水库水，多属于暂时性硬水，部分地下水属于高硬度水。一百多年来，科学技术极大地推动近代工业、现代工业、当代工业高速发展，渐渐改善人类生活条件的同时，无处不在的化学技术、工业污染极大地破坏着地球环境的固有平衡，使水资源遭受着严重的污染，水，早已不在是几百年前大都可以直接饮用的水，而是含有许多悬浮物、胶体、以及钙、镁等有害重金属离子、病菌。由于家庭用水量的95％以上属非饮用性生活用水，因此，品质不良的水，不仅危害着人体健康，而且危害着涉水性日常生活、涉水性家庭器具。

7. 25度硬水的配制

标准硬水：硬度以碳酸钙计为 0.342g/L，配制方法如下：

方法一：称取无水氯化钙 0.304g和带结晶水的氯化镁 0.139g于 1000mL的容量瓶中，用蒸馏水溶解稀释至刻度。

方法二：称取 2.740g碳酸钙及 0.276g氧化镁，用少量 2mol/L盐酸溶解，在水浴上蒸发至干以除去多余的盐酸。然后用蒸馏水将残留物完全转移至 100mL容量瓶中，并用蒸馏水稀释至刻度，再取出 10mL该溶液于 1000mL的容量瓶中，用蒸馏水稀释至刻度。

方法三：

1）A溶液—0.04mol/L钙离子溶液的配制

准确称取碳酸钙 4.000g于 800mL烧杯中，加入少量水润湿，然后缓缓加入 1.0mol/L盐酸 82mL，充分搅拌混合，待碳酸钙钱部溶解后，加水 400mL，煮沸除去二氧化碳。冷却至室温，加入 2滴甲基红指示液，用 1mol/L氨水中和至橙色。将此溶液转移到 1000mL容量瓶中，用水定容后摇匀，备用。

2）B溶液———0.04mol/L镁离子溶液的