실험실 전도도 센서

실험실 전도도 센서는 전해질 용액의 전기 전도도를 측정하는 도구이며 재료의 전류 전도 능력을 기반으로 합니다. 이는 실험실 및 현장 Application에서 전도도를 측정하는 데 사용됩니다.

전해질은 용해되어 전기를 전도하는 이온을 생성합니다. 이온의 농도가 높을수록 전도도가 높아집니다. 전도도 센서의 측정 셀은 샘플의 전도도를 측정하기 위해 반대 전하를 가진 최소 2개의 전기 전도성 전극으로 구성됩니다.

전도도는 옴의 법칙을 기반으로 합니다. 여기에서 용액에 흐르는 전압(V)은 흐르는 전류(I)에 비례하고 저항(R)은 비례 상수입니다. R은 알려진 전압이 가해지는 경우 측정된 전류로 계산될 수 있습니다. 전도도(G)는 저항의 역수로 정의되며 샘플의 전도도를 측정하려면 측정 셀이 필요합니다. 전도도 측정값은 측정 셀의 형상에 따라 달라지고 이는 셀 상수(K)로 설명됩니다. 이는 전극의 거리(l)와 면적(A)의 비입니다. 전도도와 셀 상수를 곱하여 전도도를 표준화된 전도도로 변환할 수 있습니다.

대부분의 고객은 예를 들어 항상 동일한 음료 또는 항상 탈이온수와 같이 매우 좁은 범위에서 전도도를 측정합니다. 1점 교정을 통해 0 µS/cm 및 이 교정점 간의 범위가 교정됩니다. 샘플에서 예상되는 값보다 높은 전도도를 가진 표준물질을 선택하는 것이 권장됩니다. 예를 들어, 1,200 µS/cm가 예상될 때는 1,413 µS/cm 표준물질을 사용합니다. 인접한 표준물질 500 µS/cm 및 12.88 mS/cm는 둘 다 꽤 차이가 있기 때문에 이 예시에서 두 번째 교정점을 수행해도 판독값에 현저한 차이가 없습니다. 용수 및 폐수 검사를 위한 표준 분석법인 분석법 2510B 및 ASTM D1125에 따라, 정확한 전도도 판독을 위해 대표 전도도에서 셀 상수의 1점 교정이면 충분합니다.

다점 전도도 교정은 예를 들어 50 ~ 5,000 µS/cm 등과 같이 넓은 범위에 걸쳐 동일한 센서를 사용할 때만 유효합니다. 이 경우 적절한 일련의 표준물질은 84 µS/cm, 1,413 µS/cm 및 12.88 mS/cm입니다.

기존의 2극 전도도 셀은 2개의 플레이트로 구성됩니다. 일반적으로, 플레이트는 기계적 손상으로부터 보호되며 전계 효과로 인한 오류를 줄여주는 외부 튜브로 둘러싸여 있습니다. 2전극 전도도 셀의 장점은 낮은 전도도를 뛰어난 정확도로 측정 할 수 있다는 점입니다. 일반적인 측정 범위는 0.001 µS/cm에서 최대 1000 µS/cm까지입니다. 2전극 셀의 주요 Application은 순수, 고도로 희석된 수용액 및 비수용액의 전도도 측정입니다.

4전극 셀 설계는 외부 극과 내부 전극으로 구성됩니다. 외부 전극은 AC가 인가되는 전류 전극입니다. 외부 전극은 2극 센서와 동일한 방식으로 구동됩니다. 내부 측정 전극은 전류 전극의 전기장 내에 배치되어 고 임피던스 증폭기를 사용하여 전압을 측정합니다. 따라서, 측정이 수행되는 내부 전극에서는 전류가 거의 흐르지 않습니다. 따라서 측정에 영향을 미치는 분극 효과가 발생하지 않습니다. 4전극 전도도 셀의 강도는 10 μS/cm에서 최대 1000 mS/cm까지의 넓은 측정 범위에서 전도도를 측정하는 것입니다. 이 센서 유형의 주요 Application은 해수, 폐수 또는 희석된 산성 물질 또는 염기의 측정입니다.

정확하고 신뢰할 수 있는 결과를 얻으려면 올바른 실험실 전도도 센서를 선택하는 것이 중요합니다. 올바른 센서는 Application의 요구사항에 가장 잘 맞는 센서입니다.

a. 기본적인 필요조건은 샘플과 센서 사이에서 화학적인 반응이 발생하지 않는 것입니다. 화학적으로 반응하는 샘플의 경우, 일반적으로 사용되는 모든 셀 재료 중 최고의 내화학성을 갖기 때문에 유리와 백금이 최선의 선택입니다. 현장 Application 및 많은 실험실 Application의 경우 센서의 기계적 안정성이 보다 중요한 요소입니다. 에폭시 본체와 흑연 전극이 있는 전도도 센서는 내구성이 뛰어나고 내화학성이 우수하므로 자주 사용됩니다. 반응성이 낮은 수용액 및 유기 용매의 경우, 스틸 또는 티타늄으로 만들어진 셀을 사용하는 것이 훌륭한 대안이 됩니다. 일상적인 pH 센서에서는 오류의 원인이 될 수 있는 비수용성, 낮은 전도도, 단백질 풍부 및 점성 샘플의 경우에는 선택이 특히 중요합니다.

b. 적합한 셀 상수는 샘플의 전도도와 상관 관계가 있습니다. 샘플의 예상 전도도가 낮을수록 센서의 셀 상수도 작아집니다. 2전극 셀과 4전극 셀 사이에서 결정을 내리려면 다음과 같은 대략적이고 준비된 규칙을 사용할 수 있습니다. 낮은 전도도 측정의 경우 2전극 셀을 사용해야 합니다. 중간부터 높은 전도도 측정까지의 경우, 특히 넓은 전도도 범위에 대한 측정에서 4전극 셀이 선호됩니다.
 

온도 보상 방법에는 여러 가지가 있습니다.

수용성 용액의 전도도는 온도(~2%/°C)에 의해 큰 영향을 받습니다. 이것이 바로 모든 측정을 기준 온도와 연계하는 것이 관례인 이유입니다. 전도도 측정의 경우에는 20°C 또는 25°C가 일반적으로 사용되는 기준 온도입니다.

다양한 사용자에게 적합하도록 여러 온도 보상 방법이 개발되었습니다.

• 선형: 전도도 값이 중간 및 높은 용액용
• 비선형: 지하수 등의 자연수, 지표수, 식수 및 폐수
• 순수: 초순수, 탈이온수, 증류수
• 없음: USP <645> 등 일부 표준은 어떠한 온도 보상도 금지함

다양한 이온, 그리고 심지어 다양한 농도의 동일한 이온에서 온도의 영향은 처리하기 어려울 수 있습니다. 따라서, 온도 계수(α)라고 하는 보상 계수가 각 샘플 유형에 대해 결정되어야 합니다. (이는 교정 표준물질의 경우에도 마찬가지입니다. 모든 메틀러 토레도 측정기는 사전 설정된 온도 표를 사용하여 이 보상을 자동으로 고려할 수 있습니다.)

모든 사용자 매뉴얼은 센서의 장, 단기 보관방법에 관련된 정보를 제공합니다. 일반적으로 실험실 전도도 프로브는 장기 보관을 위해 건조한 상태로 보관해야 합니다.

실험실 전도도 전극에는 유효 기간이 없습니다. 지정된 온도 한계 내에서 센서를 사용하며 심각한 기계적 힘이나 열악한 화학적 조건이 센서 및 케이블에 가해지지 않을 경우 이론적으로는 아주 오랫동안 사용할 수 있습니다. 그럼에도 불구하고 지방질 및 침전물로 인해 셀 상수 변화가 일어날 수 있습니다. 대부분의 경우 에탄올, 이소프로필 알코올 또는 아세톤으로 헹구어 센서를 복구할 수 있습니다.

InLab 741, InLab 742 및 InLab Trace와 같은 저전도도 범위 센서는 성적서에 측정된 셀 상수가 함께 제공됩니다. 이는 인증된 셀 상수이며, ASTM 및 NIST에 따른 이력추적성을 통해 공장에서 제조 공정 후에 직접 결정됩니다. 최대 측정불확도가 ± 2%로 충분히 정확하며 교정 없이도 측정기에 셀 상수 값을 직접 입력하여 전도도 측정에 사용할 수 있습니다. 인증된 셀 상수는 품질 인증서에 명시되고 센서 케이블에 인쇄되어 ISM 센서 칩에 저장됩니다.

이 센서는 특히 순수, 초순수, 증류수 및 탈이온수와 같은 저전도도 매체에서 사용하도록 설계되었으므로 측정 셀이 오염의 영향을 받을 가능성이 거의 없습니다. 따라서 셀 상수는 안정적인 것으로 간주할 수 있습니다. 그럼에도 불구하고 전도도 표준물질(예: 10 µS/cm)로 정밀성을 정기적으로 검증하는 것이 중요합니다.

메틀러 토레도의 기타 모든 전도도 센서에는 공칭값 셀 상수가 인증서에 명기되어 있습니다. 이러한 센서는 사용하기 전에 적절한 교정 표준 용액으로 교정해야 합니다.

정확한 셀 상수를 알 수 없는 경우에는 교정을 실시해야 합니다. 정확한 셀 상수를 알고 있으면 검증으로 충분합니다. 이는 인증된 셀 상수가 있는 센서 또는 이전에 교정된 센서의 경우입니다.

예, 가능합니다. 또한 유기 물질은 해리 특성도 가지고 있습니다. 벤젠, 알콜 및 페트놀로늄 제품 등의 유기 화합물은 일반적으로 전도도가 매우 낮습니다.

센서는 측정 후마다 탈이온수로 헹구어야 합니다. 센서가 물과 혼합되지 않는 샘플에 노출된 경우 물과 혼합될 수 있는 용매(예: 에탄올 또는 아세톤)로 세척하고 나중에 탈이온수로 조심스럽게 헹구어야 합니다. 측정 셀 내부에 고형물이 쌓인 경우, 세제 용액으로 적신 면봉으로 조심스럽게 제거한 다음 센서를 탈이온수로 헹구십시오.

(주의: 센서가 손상될 수 있으므로 백금 전극이 있는 센서를 기계식으로 세척해서는 안됩니다).