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Milli-Q讲堂 | 新年第一课:纯水电阻率18.2MΩ•cm,为什么测不出来?

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2019,踏着纷飞的雪花如约而至,Milli-Q讲堂的新年第一课也带着满满的诚意来到你们身边。

 

上周我们推出了《Milli-Q纯水时光机,坐稳了!》年度推文回顾及调研活动,小Q收到了许多来自Q粉们感动和受用的意见,Q博士和小Q都记在心里,定当持续改进,产出更多有用的文章和好玩的活动。



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话不多说,小Q要送上2019新年的第一批礼物,上周参与年度调研的获奖名单是:


庄占忠、施小姐、张静、马龙、杨晓栋、Samuel Zhou、欧志煌、向小飞、王宇葶、冯均利、李志鹏、陈娟、李帮、黄亚亚、钱工、李露水、胡世强、胡苏辉、胡莹、陈刚、Vali、冯登云、马康、白建军、王毓、肖亦群、陈荣丽、李晓晶、罗羚菱、赵宝玲、王宏良、吉金子、范锐、徐雅玲、赖崇德、刘德君。

 

恭喜以上Q粉们!小Q将在10个工作日内寄出奖品,敬请耐心等待。




奖品发完,开始上课了



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电阻率是衡量纯水水质的一个非常重要的指标,现在市面的水纯化系统中基本都配置了电导率仪,电导率能反应水中总的离子含量水平,以帮助我们及时判断水质状况。有些实验室为了进一步保证测量结果的准确性,会用外部的电导率仪去测量水质或者进行计量、比对等,但是经常发现外部测量结果与机器显示值之间有明显的偏差,究竟问题出在哪里呢?

 

想要了解这个问题,需要先从电阻率的18.2MΩ•cm说起。


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18.2MΩ•cm

代表什么含义?


18.2MΩ•cm 是一个重要的水质检测指标,反应水中的阴阳离子浓度。当水中离子浓度越低时,检测出的电阻率会越高;反之当水中的离子浓度越高时,检测出的电阻率会越低。所以,电阻率与离子浓度成反比关系。


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为什么超纯水电阻率的极限值

是18.2MΩ•cm呢?


当水中离子浓度接近于零时,为什么电阻率不是无限大呢?想知道其中的原因,让我们再来了解一下电阻率的倒数—电导率:


 电导率用于表示纯水中离子的导电能力,其大小与离子浓度成线性正比关系。

 电导率的单位通常以 μS/cm 来表示。

 电导率是零的纯水(表示离子浓度)是不存在的,因为技术上,无法完全去除掉水中所有离子,尤其考虑到下列水的解离平衡:

 H2OH++OH-  

 c(H+)=c(OH- )=1.0×10-7

KW=c(H+ )·c(OH-)=1.0×10-14(25℃)

从上述的解离平衡式来看,

H和 OH永远无法去除。


当水中除了 [H+] 和 [OH- ] 之外,没有其它离子时,电导率的最低值是0.055 μS/cm (这个值是根据水中离子的浓度,以及离子的移动性及其他因素计算出来的,计算基础建立在 [H+]=[OH- ]=1.0×10-7上),所以理论上,25℃时,不可能制造出低于 0.055 μS/cm 的纯水出来,而 0.055 μS/cm 就是大家熟知的 18.2MΩcm 的倒数 1/18.2=0.055 。  


所以,在温度为 25℃ 时,不可能有电导率低于 0.055μS/cm 的纯水。换而言之,不可能制造出电阻率高于 18.2MΩcm 的纯水来。


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为什么水机显示的是18.2MΩ•cm,

自己测量的结果却很难达到?


超纯水的离子含量很低,对环境、操作方法、测量仪器的要求都很高,任何操作不当都可能影响测量的结果。实验室自行测量超纯水电阻率时,常见操作不当的情况有:


 离线监测:将超纯水取出后,置于烧杯等容器中进行测量;

 电池常数不符:电池常数为0.1cm-1的电导率仪不能用于测量超纯水电导率;

 温度没有补偿:超纯水中电阻率的18.2MΩ•cm一般是指在25℃条件下的结果,由于测量时的水温不同,所以我们需要补偿回25℃再进行比较。


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  外部电导率仪测量超纯水的

电阻率时需要注意什么?


参照最新生效的的GB/T33087-2016《仪器分析用高纯水规格及试验方法》中电阻率检测部分的内容,对超纯水的电阻率测量需要注意如下事项:


 仪器要求:具有温度补偿功能的在线式电导率仪,电导池电极常数为0.01cm-1,温度测量精度达到0.1℃

 操作步骤:测量过程中将电导率仪电导池与制水系统连接,通水排尽气泡,调节水流速度至恒定,待电阻率读数稳定后,记录水温和电阻率仪器。


上述的测量方法中提及的仪器、操作步骤的要求,都需要严格遵守才能保障我们测量结果的准确性。



新年第一课到此结束,想要了解更多纯水应用秘籍,让自己在新的一年元气满满,事半功倍?



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