关于水的导电性的探究文献综述

关于水的导电性的探究

摘 要：众所周知，水是我们人类赖以生存的源泉，水应用到日常生活中的方方面面，然而目前水资源污染情况日益严重，人们对水质的状况越来越关注，对水质的要求也越来越高。通过测量电导率的大小能够初步确定水质状况。本文将对水的电导率的测量做相关调研和条论。

关键词：水； 电导率； 温度； 物理调控

1. 引言

水是地球上最常见的物质，水在人类日常生活中扮演着不可或缺的角色，在生活中满足了人类日常饮用，保障了各类动植物的正常生存与繁衍，可以说离开了水资源人类和其它动植物就不可能生存。水在工业和农业生产中也发挥着至关重要的作用，对国民经济的提高有着巨大的价值。然而随着社会的发展和经济的腾飞，水资源污染现象也越来越严重，日常生活中，由于各种因素影响下，会造成水质变差的情况。人们如果长时间饮用这些受到污染的水可能会出现各类疾病，对身体健康和生命安全状况造成严重的威胁。在这种情况下，人们对水质的状况越来越关注，对水质的要求也越来越高。我们生活中不同环境、不同条件下的水受到温度、杂质等不同因素的影响使得导电性各有不同。

1. 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。

1. 探究水的导电性的原因

水是地球上最常见的物质之一，我们每天的生活都离不开水。地球表面最多的物质就是水，约占71%。水是生命之源，它是包括无机化合、人类在内所有生命生存的重要资源，也是生物体最重要的组成部分。日常生活中的水由于溶解了其他电解质而有较多的阴阳离子，才有较为明显的导电性。[1]纯净的水几乎是不能导电的，也基本不存在百分之百纯净的水，水之所以可以导电是因为其中含有某些盐等电解质，电解质又分为强电解质和弱电质，弱电解质的电离与平衡常数、浓度、电离度均有关系.同样的，对于强电解质，根据科尔劳施总结的经验式可看出溶液电导率也与浓度相关，所以，通过测量电导率的大小，可以间接计算出溶液中所含电解质的浓度，了解水中电解质的含量，通过电导率的大小能够初步确定水质状况，进而对采取不同的水处理方案。

1. 水的导电特性

由物理学和水分子化学理论可知，在非纯净的自然水( 包括一般的雨水、自来水、地下水、河水、湖水和海水等) 中包含有不同浓度的电解质, 也即 带有正、负电荷的各种导电离子, 如:H 、OH -、Na 、Cl-、K 、I-等.当我们通过电极在水溶液 容器内施加电场后,由于电场力的作用, 水溶液中的离子会在两电极之间产生定向运动, 形成电流,这一现象称为水的导电特性, 这一特性可以通过水的电导率（或电阻率）值来反映。[2]

1. 电导率

电导率，物理学概念，也可以称为导电率。在介质中该量与电场强度E之积等于传导电流密度J。对于各向同性介质，电导率是标量；对于各向异性介质，电导率是张量。生态学中，电导率是以数字表示的溶液传导电流的能力。单位以西门子每米（S/m）表示。[3]电导率（conductivity）是用来描述物质中电荷流动难易程度的参数。在公式中，电导率用希腊字母sigma;来表示。电导率sigma;的标准单位是西门子/米（简写做S/m），为电阻率rho;的倒数，即sigma;=1/rho;。当1安培（1 A）电流通过物体的横截面并存在1伏特（1 V）电压时，物体的电导就是1 S。西门子实际上等效于1安培/伏特。如果sigma;是电导（单位西门子），I是电流（单位安培），E是电压（单位伏特），则：sigma; = I/E。通常，当电压保持不变时，这种直流电电路中的电流与电导成比例关系。如果电导加倍，则电流也加倍；如果电导减少到它初始值的1/10，电流也会变为原来的1/10。这个规则也适用于许多低频率的交流电系统，如家庭电路。在一些交流电电路中，尤其是在高频电路中，情况就变得非常复杂，因为这些系统中的组件会存储和释放能量。电导和电阻也有关系，如果R是一个组件和设备的电阻（单位欧姆Omega;），电导为G（单位西门子S），则：G = 1/R 。

1. 电导率测量方法

电导率的测量一般采用交流信号作用于电导池的两电极板，由测量到的电导池常数K和两电极板之间的电导G而求得电导率sigma;。电导率测量中最早采用的是交流电桥法，它直接测量到的是电导值。最常用的仪器设置有常数调节器、温度系数调节器和自动温度补偿器，在一次仪表部分由电导池和温度传感器组成，可以直接测量电导率。