水的电阻电导电阻率电导率综述.docx

水的电阻电导电阻率电导率综述.docx

《水的电阻电导电阻率电导率综述.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《水的电阻电导电阻率电导率综述.docx（18页珍藏版）》请在冰点文库上搜索。

水的电阻电导电阻率电导率综述

何谓水的电导、电阻率

电阻率

水的导电性能，与水的电阻值大小有关，电阻值大，导电性能差，电阻值小，导电性能就良好。

根据欧姆定律，在水温一定的情况下，水的电阻值R大小与电极的垂直截面积F成反比，与电极之间的距离L成正比：

R=ρΩL/F式中ρ为电阻率，或称比电阻。

电阻的单位为欧姆（欧，代号Ω），或用微欧（μΩ），1Ω等于106μΩ电阻率的国际制（SI）单位为欧米（Ω.M）。

如果电极的截面积F做成1CM2，那么电阻值就等于电阻率。

水的电阻率的大小，与水中含盐量的多少，水中离子浓度、离子的电荷数以及离子的运动速度有关。

因此，纯净的水电阻率很大，超纯水电阻率就更大。

水越纯，电阻率越大。

电导

由于水中含有各种溶解盐类，并以离子的形态存在。

当水中插入一对电极时，通电之后，在电场的作用下，带电的离子就产生一定方向的移动，水中阴离子移向阳极，阳离子移向阴极，使水溶液起导电作用。

水的导电能力的强弱程程度，就称为电导度S（或称电导）。

电导度反映了水中含盐量的多少，是水的纯净程度的一个重要指标。

水越纯净，含盐量越少，电阻越大，电导度越小。

超纯水几乎不能导电。

电导的大小等于电阻的倒数，即：

S=1/R。

由于水中含有各种溶解盐类，并以离子的形式存在。

当水中插入一对电极时，通电之后，在电场的作用下，带电的离子就产生一定方向的移动。

水中阴离子移向阳极，使水溶液起导电作用，水的导电能力的强弱程度，就称为电导（或电导度），用G表示。

电导反映了水中含盐量的多少，是水的纯净程度的一个重要指标，水越纯净，含盐量越少，电阻越大，电导越小，超纯水几乎不能导电。

电导是电阻的倒数，即G＝L/R式中R—电阻，单位欧姆（Ω）  G—电导，单位西门子（S）  1S＝103mS＝106uS  因R＝ρL/F（见49题），代入上式，则得到：

G＝IF/（ρL）对于一对固定电极来讲，二极间的距离不变，电极面积也不变，因此L与F为一个常数。

令：

J＝L/F，J就称为电极常数，可得到G＝I2/（ρJ）＝KI/J式中：

K=1/ρ就称为电导率，单位为S/cm。

1S/cm＝103mS/cm＝106uS/cm。

电导率K的意义就是截面积为lcm2，长度为lcm的导体的电导。

当电导常数J=1时，电导率就等于电导，电导率是不同电解质溶液导电能力的表现。

电导率K，电导G，电阻率ρ三者之间的关系如下：

K＝JG＝I/ρ式中J为电极常数，例如：

电导率为O.1uS/cm的高纯水，其电阻率应为：

ρ＝I/K＝1/0.1×106＝10MΩcm

电阻R

电阻率ρ

电导G

电导率K

水处理技术问题

1、对于锅炉用水，有那些水质指标？

对于不同行业的工业用水，其水质要求也不相同，对于锅炉用水，其主要指标如下表所示。

在这些指标中，一类是反映水中某一具体组分，如各种离子含量。

另一类是表示某些物质的总和或表示某种性能，这种指标称为技术指标，这是由于技术上的需要而拟订的，如水的硬度等。

水质指标

常用单位

水质指标

常用单位

水质指标

常用单位

全固形物

mg/L

铁

mg/L

总碱度

mmol/L

溶解固形物

mg/L

铝

mg/L

总硬度

mmol/L

悬浮物

mg/L

氨

mg/L

碳酸盐硬度

mmol/L

浊   度

FTU

碳酸氢根

mg/L

非碳酸盐硬度

mmol/L

含盐量

mg/L

碳酸根

mg/L

化学耗氧量

mg/L

灼烧残渣

mg/L

氯离子

mg/L

生物需氧量

mg/L

电导率

Us/cm

硫酸根

mg/L

含油量

mg/L

PH  值

硝酸根

mg/L

二氧化碳

mg/L

钙

mg/L

二氧化硅

mg/L

溶解氧

mg/L

镁

mg/L

亚硝酸根

mg/L

钠

mg/L

磷酸根

mg/L

2、全固形物、溶解固形物和悬浮物的含义是什么？

水中除了溶解气体之外的一切杂质为固体。

而水中的固体又可分为溶解固体和悬浮固体。

这二者的总和即称为水的总固体。

溶解固体是指水经过过滤之后，那些仍然存在于水中的各种无机盐类、有机物等。

悬浮固体是指那些能过滤掉的不溶于水中的泥砂、黏土、有机物、微生物等悬浮物质。

3、含盐量指标的含义是什么？

含盐量表示水中各种溶解盐类的总和。

由水质全分析所得到的全部阳离子和阴离子的量相加而得，单位用mg/L（过去也用PPM）表示。

4、各种硬度名称的含义是什么？

水中有些金属阳离子，同一些离子结合在一起，在水被加热的过程中，由于蒸发浓缩，容易形成水垢，随着在受热面上而影响热传导，我们把水中这些金属离子的总浓度称为水的硬度。

如在天然水中最常见的金属离子是钙离子（Ca2+）和镁离子（Mg2+），它与水中的阴离子如碳酸根离子（CO32-），碳酸氢根离子（HCO3-）、硫酸根离子（SO42-）、氯离子（CI-）、以及硝酸根离子（NO3－）、等结合在一起，形成钙镁的碳酸盐、碳酸氢盐、硫酸盐、氯化物、以及硝酸盐等硬度，水中的铁、锰、锌等金属离子也会形成硬度，但由于它们在天然水中的含量很少，可以略去不计。

因此，通常就把Ca2+、Mg2+的总浓度看作水的硬度。

硬度的单位常用的有mmol、mg/L.

5、什么是水的电导率？

由于水中含有各种溶解盐类，并均以离子的形态存在，当水中插入一对电极时，通电后，在电场的作用下，带电的离子就产生一定方向的移动，水中的阴离子移向阳极，阳离子移向阴级，使水溶液起导电作用。

水的导电能力的强弱程度，就称为电导度S（或称电导率）。

电导度反映了水中含盐量的多少，是水的纯净程度的一个重要指标。

水越纯净，含盐量越少，电阻越大，电导度越小。

超纯水几乎不能导电。

电导率的大小等于电阻值的倒数。

6、什么是水的pH值？

水的PH值是表示水中氢离子浓度的负对数，表示为：

pH=-lg[H+]

pH值有时也称为氢离子指数。

由水中氢离子的浓度可以知道水溶液是呈碱性、中性或是酸性。

由于氢离子浓度的数值往往很小，在应用上很不方便，所以就用pH值，这一概念来作为水溶液酸、碱性的判断指标。

而且，氢离子浓度的负对数值就恰能表现出酸性、碱性的变化幅度的数量及大小，这样应用起来就十分方便。

并因此得到：

（1）          中性水溶液，pH=-lg[H+]=-lg10-7=7;

（2）          酸性水溶液，PH<7，PH值越小，表示酸性越强；

（3）          碱性水溶液，PH>7，PH值越大，表示碱性越强；

7、什么叫化学需氧量（COD）？

化学需氧量（俗称耗氧量）是近似表示水中有机物含量的指标，由于天然水中有机物种类繁多，不易测定，所以在实际应用中，以化学氧化剂氧化水中有机物时所需要的氧量来表示它的含量。

8、什么叫生化需氧量（BOD）?

生化需氧量是指利用微生物氧化水中有机物所需要的氧量，单位也用mg/L表示。

由于用微生物氧化水中有机物是一种生化反应，所以反应速率比化学反应慢，而且受温度的影响（一般规定在20℃下测定）。

在温度等于20时，河流中有机物的氧化分解大约需100d才能完成。

在试验室测定时，选用如此长的时间是不可能的，目前常用5d作为测定时间，用BOD5表示。

BOD5相当于总生化需氧量的60%-70%。

9、什么叫软化水？

软化水是指将水中硬度（主要指水中钙、镁离子）去除或降低一定程度的水。

水在软化过程中，仅硬度降低，而总含盐量基本不变。

10、什么叫脱盐水？

脱盐水是指水中盐类（主要是溶于水的强电解质）除去或降低到一定程度的水。

其电导率一般为1.0-10.0μS/cm,电阻率（25℃）0.1-1.0MΩ.cm,含盐量为1-5mg/L.

11、什么叫纯水？

纯水是指水中的强电解质和弱电解质（如SiO2等）去除或降低到一定程度的水.其电导率一般为10.0-0.1μS/cm,电阻率（25℃）>0.1-10.0MΩ.cm,含盐量为<1mg/L.

12、什么叫超纯水？

超纯水是指水中的导电介质几乎完全去除,同时不离解的气体、胶体以及有机物质（包括细菌等）也去除至很低程度的水。

其导电率一般为0.1-0.055μS/cm,电阻率（25℃）为18.0MΩ.cm。

13、什么叫锅炉用水？

锅炉用水是将水在一定的温度和压力下加热产生蒸汽、有蒸汽作为传热和动力的介质。

一般工矿企业常采用低压或者中压锅炉产生蒸汽做热源或动力用，这种锅炉对水质要求稍低；而发电厂或热电站常采用高压锅炉产生蒸汽以推动汽轮机来发电，为保证蒸汽以汽轮机无腐蚀和结垢沉积，这种锅炉对水质要求非常高。

因此，锅炉用水的水质要求根据锅炉的工作压力和温度的不同而不同，不论何种锅炉用水，它对水的硬度都有较严格的限制。

其它凡能导致锅炉、给水系统及其它热力设备腐蚀、结垢及引起汽水共腾现象，使离子交换树脂中毒的杂质如溶解氧、可溶性二氧化硅、铁以及余氯等应大部或全部除去。

14、什么是水的浑浊度？

由于水中含有悬浮及胶体状态的微粒，使得原有是无色透明的水产生浑浊现象，其浑浊的程度称为浑浊度。

浑浊度是表达水中不同大不、不同相对密度、不同形状的悬浮物、胶体物质、浮游生物和微生物等杂质对光所产生的效应。

并不直接表示水样杂质的含量，但与杂质存在的数量相关。

浑浊度的单位是用“度”来表示的，就是相当于1L的水中含有1mg的SiO2（或是1mg白陶土、硅藻土）时，所产生的浑浊程度为1度，或称杰克逊。

浑浊度单位为JTU，1JTU=1mg/L的白陶土悬浮体。

现代仪器显示的浑浊度是散射浑浊度单位NTU，也称TU。

1TU=1JTU。

浑浊度是一种光学效应，是光线透过水层时受到阻碍的程度，表示水层对于光线散射和吸收的能力。

它不仅与悬浮物的含量有关，而且还与水中杂质的成分、颗粒大小、形状及其表面的反射性能有关。

控制浑浊度是工业水处理的一个重要内容，也是一项重要的水质指标。

根据水的不同用途，对浑浊度有不同的要求，生活饮用水的浑浊度不得超过1度；要求循环冷却水处理的补充水浑浊度小于2~5度；除盐水处理的进水（原水）浑浊度应小于2~5度；制造人造纤维要求水的浑浊度低于0.3度。

由于构成浑浊度的悬浮及胶体微粒一般是稳定的，并大都带有负电荷，所以不进行化学处理就不会沉降。

在工业水处理中，主要是采用混凝、澄清和过滤的方法来降低水的浑浊度。

15什么是水的色度？

  水的色度是对天然水或处理后的各种水进行颜色定量测定时的指标。

     天然水经常显示出浅黄、浅褐或黄绿等不同的颜色。

产生颜色的原因是由于溶于水的腐殖质、有机物或无机物所造成。

另外，当水体受到工业废水的污染时也会呈现不同的颜色。

这些颜色分为真色与表色。

真色是由于水中溶解性物质引起的，也就是除去水中悬浮物后的颜色。

而表色是没有除去水中悬浮物时产生的颜色。

这些颜色的定量程度就是色度。

色度的测定是用铂钴标准比色法，亦即用氯铂酸钾（K2PtCI6）和氯化钴（CoCI2•6H2O）配制成测色度的标准溶液，规定1L水中含有2.419mg的氯铂酸钾和2.00mg氯化钴时，将铂（Pt）的浓度为每升1mg时所产生的颜色深浅定为1度。

制备工业超纯水的工艺流程

工业制备超纯水的工艺大致分成以下3种：

　　1、采用离子交换树脂制备电子工业超纯水的传统水处理方式，其基本工艺流程为：

原水→多介质过滤器→活性炭过滤器→精密过滤器→中间水箱→阳床→阴床→混床（复床）→超纯水箱→超纯水泵→后置保安过滤器→用水点

　　2、采用反渗透水处理设备与离子交换设备进行组合制备电子工业超纯水的方式，其基本工艺流程为：

原水→多介质过滤器→活性炭过滤器→精密过滤器→中间水箱→反渗透设备→混床（复床）→超纯水箱→超纯水泵→后置保安过滤器→用水点

　　3、采用反渗透设备与电去离子（EDI）设备进行搭配制备电子工业超纯水的的方式，这是一种制取超纯水的最新工艺，也是一种环保，经济，发展潜力巨大的超纯水制备工艺，其基本工艺流程为：

原水→多介质过滤器→活性炭过滤器→精密过滤器→中间水箱→反渗透设备→电去离子（EDI）→超纯水箱→超纯水泵→后置保安过滤器→用水点

工作流程

　　超纯水设备的标准工作流程主要包括：

工作（有时叫做产水，下同）、反洗、吸盐（再生）、慢冲洗（置换）、快冲洗五个过程。

反洗：

工作一段时间后的设备，会在树脂上部拦截很多由原水带来的污物，把这些污物除去后，离子交换树脂才能完全曝露出来，再生的效果才能得到保证。

反洗过程就是水从树脂的底部洗入，从顶部流出，这样可以把顶部拦截下来的污物冲走。

这个过程一般需要5-15分钟左右。

吸盐（再生）：

即将盐水注入树脂罐体的过程，传统设备是采用盐泵将盐水注入，全自动的设备是采用专用的内置喷射器将盐水吸入（只要进水有一定的压力即可）。

在实际工作过程中，盐水以较慢的速度流过树脂的再生效果比单纯用盐水浸泡树脂的效果好，所以软化水设备都是采用盐水慢速流过树脂的方法再生，这个过程一般需要30分钟左右，实际时间受用盐量的影响。

慢冲洗（置换）：

在用盐水流过树脂以后，用原水以同样的流速慢慢将树脂中的盐全部冲洗干净的过程叫慢冲洗，由于这个冲洗过程中仍有大量的功能基团上的钙镁离子被钠离子交换，根据实际经验，这个过程中是再生的主要过程，所以很多人将这个过程称作置换。

这个过程一般与吸盐的时间相同，即30分钟左右。

快冲洗：

为了将残留的盐彻底冲洗干净，要采用与实际工作接近的流速，用原水对树脂进行冲洗，这个过程的最后出水应为达标的软水。

一般情况下，快冲洗过程为5-15分钟。

水处理各项代号说明

1．BOD生化需氧量

   是在有氧的条件下,由于微生物的作用,水中能分解的有机物质完全氧化时所消耗的量。

用来间接表示水中有机物的含量及其水体污染程度。

   BOD含量mg/L:

      1.0以下--水质非常洁净        

      2.0—洁净

       3.0—良好                    

       5.0—有污染

      7.5—不良                    

       10.0—恶化                   

       20以上—严重恶化

2．COD化学需氧量

   是在一定的条件下，采用一定的强氧化剂处理水样时，所消耗的氧化剂量。

COD数值越大，说明水体受污染越严重。

3.DO溶解氧

   溶解于水中的游离氧。

是衡量水体污染程度的一个重要指标，污染严重时，溶解氧会接近零。

），是评价水体自净能力的指标。

溶解氧含量较高，表示水体自净能力强；反之表示水体中污染物不易被氧化分解，此时厌氧性菌类就会大量繁殖，使水质变臭。

4．浑浊度NTU

   水中含有悬浮及胶体状态的颗粒，使得原是无色透明的水产生浑浊现象，其浑浊的程度为浑浊度。

反渗透进水NTU≤5

5．色度

   是对天然水或处理后的各种水进行颜色定量测定的指标。

   如：

生活用水的色度要求为15º，造纸工业用水的色度要求15º-30º，纺织用水的色度要求为10º-12º，染色用水的色度要求小于5º

6．悬浮性总固体

   包括不溶于水的淤泥、粘土、有机物、微生物等细微悬浮物质。

悬浮物的直径一般在2mm以下。

7．TOC总有机碳

   总有机碳------溶解于水中总有机物含量。

总有机碳含量是反映废水中有机物总量，是水体污染程度的重要指标。

8．电导率、电阻率

  电阻率----阻碍导电能力的强弱多少。

通常作超纯水单位，用兆欧MΩ表示。

  电导率----导电能力的多少。

单位用微西门子us表示。

                                       1

  换算方式：

        电导率=  ----------------

                                     电阻率

9．TDS溶解性总固体、含盐量

   TDS溶解性总固体------指水经过过滤之后，那些仍然溶于水中的各种无机盐类、有机物等。

单位用mg/L表示，也可用ppm表示。

   含盐量---表示水中所含盐类的数量，也可以表示为水中各种阳离子的量和阴离子的量的和。

10．材料代号

  NF----钠滤（脱盐率介于50﹪--75﹪）

  UF----超滤                    UF----紫外线

  MF----微滤                    IE----离子交换

  CG----多介质过滤器                ED----电渗析

  PVC----聚氯乙烯                  PP----聚丙烯

  ABS----丁二烯、苯乙烯              PVDF----聚偏二氟乙烯

  EDI----连续电除盐装置

11．常用单位换算

    1GPM：

1加仑/分钟=3．785升          1LPM：

1升/分钟

    1Mpa：

1兆帕=10kg/cm²=10Pa

    1mg/L：

1毫克升                         1ug/L：

1微克升

    1psi:

1磅/平方英寸=0．0703kg/cm²    1epm:

1毫克当

    1ppm=1mg/L=百万分之一                   1ppb=1ug/L=十亿分之一

在各行各业的废水处理中，人们习惯的思维就是往里扔钱，加之达标困难。

因此，胆颤心惊地偷排漏排，心存侥幸，请客送钱还是免不了被通报、罚款甚至停产整顿。

膜分离技术的应用彻底改变了这一状况，水价的不断上涨和高品质水的回用使废水处理有了经济效益，排放的水又能够完全达标，同时实现了国家要求节能状排的社会效益。

  电镀企业的综合排放水一般水量不大，但化学处理药剂费用高，处理后重金属离子难以达标。

采用膜分离技术改变了传统化学处理的工艺路线，药剂费大大节省，从而使绝大部分的废水得到回用，因为其回用比例由废水中的含盐量决定。

如下表：

原水电导率（us/cm）

浓水电导率（us/cm）

产水电导率（us/cm）

水回收率（%）

1000

25000

500

97.96

2000

25000

500

93.88

3000

25000

500

89.80

4000

25000

500

85.71

5000

25000

500

81.63

6000

25000

500

77.55

7000

25000

500

73.47

8000

25000

500

69.39

9000

25000

500

65.31

10000

25000

500

61.22

综合排放废水中一般含有少量的重金属离子和有机物，这些主要是镀种和被镀零件带入。

大量的钙镁盐类和低价盐类，这些主要是酸碱清洗和废水处理时加入的药剂带入。

采用膜分离技术分级处理，是膜分离工艺中不同精度的膜，分离废水中不同类型的物质所决定的，因此，可以得到不同品质的回用水。

经过超滤可去除全部的悬浮混浊物和绝大部分有机物和油类，使废水得以澄清，水质可满足地面冲洗等杂用水标准；进一步分离重金属和高价离子，得到含低价盐的软水，水质可满足零件清洗的标准；再进一步分离低价盐类，可得到含盐量很低的软水和纯水，从而满足槽液配制用水。

  经历无数次中试实验和不同规模、不同工艺的工程实践，针对电镀综合排放水的特点举例如下：

某电镀厂日处理300吨电镀综合排放水技术经济分析

原水电导率（us/cm）

3000

浓水电导率（us/cm）

25000

产水电导率（us/cm）

第一级膜分离

第二级膜分离

第三级膜分离

500

去除悬浮物

去除重金属、高价盐类

去除低价盐类

自来水价（元/吨）

水质及回用率（%）

2.3

澄清水，100

软水，100

软水、纯水，89.8

软水水价估算（元/吨）

用电量（度/吨）

3

0.36

2

2.30

低软水水价估算（元/吨）

吨水成本（电费＋膜）（元）

4.6

0.44

2.51

4.42

电费平均估算（元/度）

吨水效益（澄清水按自来水半价折算）（元）

0.7

0.71

0.49

0.18

电镀综合排放水回用技术产品的特点

  膜分离技术的特点：

1、膜分离技术可以从溶液中高精度地富集浓缩极低浓度的溶质，由于没有相变，因此效率高，能耗低。

这一点恰恰弥补了传统工艺方法的薄弱环节。

  2、不同构形的膜组件可适合不同预处理要求的待分离料液，有机的组合可适应全部废水的原始状态。

  3、随着溶液溶质浓度的提高，渗透压上升使膜分离系统生产能力下降，而提升压力又使投资和运行成本大幅上升。

因此，膜分离系统有自身的最佳技术经济点。

  4、膜分离系统对溶质的截留率决定了对溶液浓缩的最大允许浓度，过高的浓缩比将使透过液中的溶质浓度超过规定指标，而多级浓缩又使投资成本加大。

因此要与其他技术组合，才能实现最佳的技术经济效果。

  工程工艺流程如下：

  技术产品特点：

  将电镀综合排放水中的不同物质分类，采用针对性的膜构形和精度进行分级分离，从而得到不同用途的回用水。

根据泵及压力容器的最佳性价比，在用足用好的条件下，突破常规的膜分离技术在纯水生产应用的设计规范，提升有限的工作压力，选择工业分离膜元件（与纯水生产用膜不同），就使电镀综合排放水浓缩比大幅上升，提升了水回收率，满足了绝大多数的应用企业。

在工艺中应用企业若将酸碱废水分置收集澄清处理，与膜分离工艺的特点巧妙组合，用于综合废水处理工艺中的酸碱调节，从而大大降低了综合废水处理量和化学药剂的使用量，也使废水中含盐量降低，从而提高了膜分离工艺的水回收率。

  采用高负荷膜分离流程设计和选择抗污染工业分离膜元件，使系统抗污染能力和单位面积的产水能力大幅提升，降低了投资规模，使系统更加稳定可靠，不但回收了水，也同时为回收不同金属有了很好的基础。

水溶液电导率的精确测试

2004-9-29

电导率是电解质溶液的一个固有特性，它直接反映溶液中相应离子的浓度。

同时，水质的电导率值也是表现水质纯净浓度的一个重要指标。

溶液的电导率与溶液的性质和其温度密切相关，温度升高电导率值增加，反之，电导率值降低。

而电导率的温度系数即温度每变化1℃，电导率的变化量就溶液的性质而有所不同，对大多数离子电导率的温度系数值为+2％℃-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。

对于电导率测量的准确度的仪器要求（一般为±1％或优于±1％）是不容忽视的。

因此，要准确地测量溶液的电导率值必须要考虑该溶液的温度系数和进行可靠的温度补偿，或必须在恒温条件下进行。

　　通常情况下约定，所指溶液的电导率是指该液体在25℃时的电导率，当溶液温度不在25℃时其电导率会有一个变量，温度补偿的作用就是为了消除这个变量，将任何温度下溶液的电导率值转换为25℃时的电导率值。

其温度补偿原理遵循以下公式：

K=K25℃[1+α（t-25）]

K25℃=Kt/1+α（t-25）

式中Kt：

溶液在实际温度下的电导