一种水中溶解性总固体测定的方法技术

本发明专利技术涉及一种水中溶解性总固体的测量方法，用于测试自来水、纯净水等稀溶液的TDS值。本发明专利技术的水中溶解性总固体测定的方法，依次包括如下步骤：（a）将不与水溶液反应的第一金属电极和第二金属电极放置入需要测定的水溶液中；（b）在第一金属电极和第二金属电极之间施加随时间变化而正反交变的脉冲直流电压；（c）通过连接在第二金属电极上的采样电阻，测量第一金属电极与第二金属电极之间的电压变化，并计算出水中溶解性总固体的具体数值；在测量过程中，将所述的第一金属电极与第二金属电极之间的距离设置为3-5mm。本发明专利技术测量精度比现有技术更高，能够准确反映被测水中溶解性总固体的量。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种测量方法，特别是一种水溶液测量方法。
技术介绍
在水溶液测量中，对水中溶解性总固体的测量具有广泛的应用价值。该测量一般采用探针测量法，即向水溶液中放置两个惰性金属电极，施加直流电压，通过电压变化取样测量。上述技术已经十分成熟。在该测量中容易出现极化现象而干扰测量，因此需要对测量结果进行修正。《电器》杂质2013年增刊“2013年中国家用电器技术大会论文集”论文《TDS检测电路探讨》（作者：刘轶群）公开了一种采用正反交变的脉冲电压测量水中溶解性总固体的方法，可以消除极化现象的影响。然而，该论文并未揭示消除极化影响与电极之间的距离的关系，也没有公开改变被测液体质量对测量精度的影响。目前在本领域未见到相关文献论述该问题。
技术实现思路
本专利技术使用的科学术语的定义：TDS：水中溶解性总固体，又称总含盐量，是一升水中溶解的固体盐总量，单位为ppm。电极之间的距离：是指两支平行设置、长度相等的电极外表面之间的最短距离，单位为mm。液体质量：被测水溶液的质量，单位为g。对于低浓度水溶液（或称稀溶液）而言，可以近似的认为，1克水溶液的体积为1毫升。测量精度：测量结果的准确度，或者说测量结果接近于真实数据的程度。稀溶液：本专利技术中的稀溶液适用于本领域技术人员公知的物理化学教科书中对稀溶液的一般定义，指浓度为1000ppm以下的水溶液。经过实验测试，专利技术人发现，采用正反交变的直流脉冲电压测量水中溶解性总固体时，液体质量对测量精度具有影响。本专利技术的目的是提供一种水溶液TDS的测量方法，使其测量结果受水溶液液体质量影响较小，从而得到更好的测量精度。为了实现本专利技术目的，采用如下方法：本专利技术的水中溶解性总固体测定的方法，依次包括如下步骤：（a）将不与水溶液反应的第一金属电极和第二金属电极放置入需要测定的水溶液中；（b）在第一金属电极和第二金属电极之间施加随时间变化而正反交变的脉冲直流电压；（c）通过连接在第二金属电极上的采样电阻，测量第一金属电极与第二金属电极之间的电压变化，并计算出水中溶解性总固体的具体数值；在测量过程中，将所述的第一金属电极与第二金属电极之间的距离设置为3-5mm。特别是，可以优选地在上述测量过程中，将所述的第一金属电极与第二金属电极之间的距离设置为3-4.5mm、3.5-4.5mm、3.5mm或4mm。本专利技术的测量实验过程如下：第一步，初步测量，目的是找到在不同重量水溶液的影响下，TDS测量数据偏差与电极之间距离的初步关系，从而确定精确测量的电极之间距离的数值范围。在塑料杯子底部，沿直径每隔5mm安装一个钛金属电极。电极的长度为27mm，直径2mm，其中与杯内液体接触部分的长度为6mm。在保证其他实验条件相同的前提下，对于某一确定的电极之间的距离，改变杯内水溶液容量，测量TDS，比较测量数据与真实TDS数据的偏差。然后再改变电极之间距离、改变水溶液的实际TDS数值，重复上述实验，得到数据并分析。    由上述数据分析可知，被测水溶液重量对TDS测量的影响与两个测量电极的间距相关，两电极的间距越大，则液体质量变化对TDS测量结果准确度的影响越大。实验数据证实，无论在稀溶液还是浓溶液中，当电极之间的距离为5mm左右时，TDS测量精度最高。第二步，精确测量，目的是在电极之间的距离为5mm左右时进行测量，从而根据实验数据确定受液体质量变化影响最小的电极之间的距离。此步骤中使用的被测水溶液TDS值为固定值。实验方法为：在塑料杯子底部，沿直径每隔0.5mm安装一个钛金属电极。电极间距为5.0mm、 4.5mm、 4.0mm、 3.5mm、 3.0mm，电极的长度为27mm，直径0.2mm，其中电极与杯内液体接触部分的长度为6mm。在保证其他实验条件相同的前提下，对于某一确定的电极之间的距离，改变杯内水溶液容量，测量TDS，比较测量数据与真实TDS数据的偏差。测试条件为：测试用脉冲电压=3.3 V，测试用脉冲宽度=450 μs，被测水溶液的实际TDS=215.6 ppm。每组数据测试两次，测量数据如下：根据上述测量数据，分析测量精度，即计算TDS偏差值。TDS偏差值为测试值与实际值的差值。偏差值越小说明数据的精度越高。具体计算方法为：首先测试同一液体在不同液体质量下的TDS值，记为X1，X2，X3，…，Xn根据公式求得平均值： 式中，n代表数据个数， 代表该组数据平均值。      再根据公式求得偏差值：式中，A代表实际值，即215.6 ppm，ES即为该组数据的测量偏差值。计算结果如下表所示： 从上述计算结果可以看出，在电极间距为3.5mm时，测得的ES数据最小，说明测量精度最高；在电极间距为4mm时，ES测量数据较小。或者说，在电极间距为3.5mm时，测量的精度具有出乎意料的提高。在电极间距为4mm时，测量精度也较高。上述测试实验数据是在稀溶液（实际TDS=215.6ppm）下完成的，根据本领域技术人员公知的稀溶液电化学特性的一般理论，该结论也适合于其他浓度的稀溶液的测量。对上述现象的理论解释是，在对稀溶液进行TDS测量时，一般采用的是通过探针（电极）施加稳定直流电压进行测量的方法，而本专利技术采用正反交变脉冲直流电压测量。上述两种测量方法均是测量带电离子在电场作用下在溶液中的移动。在测量过程中，带电离子不仅可以在两电极最短的直线距离之间移动，也可以通过稍远的曲线距离移动。液体质量越大，液体体积也越大（稀溶液中二者呈完全线性正相关关系）。因此TDS测量精度受到电极距离和溶液质量变化的双重影响，这种影响表现出溶液质量越大影响越显著、电极距离越大影响越显著的特点。这是离子在电场作用下发生迁移的影响，称为“离子迁移因素”。在电极距离极小（电极距离≤3mm）时，则会出现明显的极化现象。极化现象产生的原因是被测溶液中的带电离子在电极上放电。由于电极距离极小，电极周围溶液体积有限。带电离子放电后，溶液其他部分的带电离子一时难以扩散到电极附近，导致电极周围溶液比实际溶液浓度降低，使测量精度降低。由于本专利技术采用正反交变脉冲电压测量，单一在交变电场作用下阴阳极不断改变，致使电极周围带有正负电荷的离子均不需要迁移至另一电极即可放电。所以采用正反交变脉冲电压测量，在电极距离极小（电极距离≤3mm）时反而会更明显地受到极化现象的影响，称为“极化因素”。在离子迁移因素和极化因素的共同影响下，可以推知，测量电极距离在某一段距离时，应当有测量精度最高的最佳取值范围存在。经过实测发现，该最佳取值范围为3mm至5mm，特别是3.5mm至4mm。附图说明图1为本专利技术测量方法的设备原理图附图标记：塑料杯子1，被测溶液2，第二金属电极3，第一金属电极4。    图2为本专利技术测量中不同电极间距下TDS偏差值（ES）数据坐标图，图中横坐标代表两个电极之间的距离，单位mm；纵坐标代表ES值，单位ppm。具体实施方式实施例1  采用本专利技术的水中溶本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种水中溶解性总固体测定的方法，依次包括如下步骤：（a）将不与水溶液反应的第一金属电极和第二金属电极放置入需要测定的水溶液中；（b）在第一金属电极和第二金属电极之间施加随时间变化而正反交变的脉冲直流电压；（c）通过连接在第二金属电极上的采样电阻，测量第一金属电极与第二金属电极之间的电压变化，并计算出水中溶解性总固体的具体数值；其特征在于，将所述的第一金属电极与第二金属电极之间的距离设置为3‑5mm。

【技术特征摘要】
1.一种水中溶解性总固体测定的方法，依次包括如下步骤：
（a）将不与水溶液反应的第一金属电极和第二金属电极放置入需要测定的水溶液中；
（b）在第一金属电极和第二金属电极之间施加随时间变化而正反交变的脉冲直流电压；
（c）通过连接在第二金属电极上的采样电阻，测量第一金属电极与第二金属电极之间的电压变化，并计算出水中溶解性总固体的具体数值；
其特征在于，将所述的第一金属电极与第二金属电极之间的距离设置为3-5mm。
2.如权利要求1所述的水中溶解性总固体测定的...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁培，张贝贝，赵秀龙，魏晓磊，
申请(专利权)人：武汉有我科技有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北;42