需要注意的是,极限摩尔电导率的值与温度、压力、离子半径等因素有关,因此在实际应用中需要进行修正计算。此外,电解质在不同溶剂中的极限摩尔电导率也有所不同。
备注:我们曾通过极限摩尔电导率计算过25℃时,超纯水的极限电阻率接近18.3MΩ*cm,详见前文 水处理基本知识 超纯水的极限电阻率为什么是18.3MΩ*CM?
换算成相对电导率(极限摩尔电导率比值*电荷数比值,以钠离子为基准值)如下:
参考TDS笔的设计原理,即以氯化钾或442标准液作为基础,测算出相应的电导率与TDS的数值关系式(转换公式)。实际运用过程中, TDS笔 通过通过在两个或多个电极之间施加电压。溶液中带正电的离子(如钠离子,钙离子,镁离子,氢离子等)向负电荷的电极移动,带负电荷的离子(如氯离子,硫酸根离子, 碳酸氢根离子 等)将向正电荷的电极移动。离子的移动形成了电流。仪表通过检测离子的移动确定电流,并根据转换公式转换成TDS数值。
所以TDS笔本质上就是电导率测试笔! 以氯化钾标准液(不同稳定不同浓度下都有较高的电导率稳定性)为例,在低浓度下其相应的TDS与电导率理论比值(39.1+35.5)/(73.5+76.3)=0.50,这也是大家经常说的TDS(ppm)=0.5DD(电导率,μs/cm)的说法由来。但是显然这里面的约束条件比较苛刻,跟实际的使用环境有较大的差距。
商用TDS笔的工作原理
考虑到氯化钾标准在不同温度和浓度下电导率的稳定性,商用TDS笔多采用其相关实验数据(另有442TDS标准液)。以下是 某品牌相关的实验数据
通过上表,我们可以发现相同导电率下对应不同标准液的TDS数值也是完全不一样的。相对而言氯化钾标准溶液的线性关系较好,但442TDS标准溶液则本质上更接近自然水体的成分组成。
所以当不同品牌生产商生产的TDS笔因为测试标准液的不同,相应的内在转换公式也会有所区别,但是其基本原理是相同的,也多具备温度测量及补偿计算,所以我们使用TDS笔得到的数据既为25℃时的标准值。
但是!也正是由于上述的工作原理,TDS笔本质上无法有效分辨实际溶液的导电成分组成,数据转换时基于不同标准液(多为氯化钾或442标准液),其相关数值难免有所偏差。针对同一水质,不同厂家的TDS笔数值也就自然不尽相同,同一TDS数值的两种水质,其实际的组成及含量也很难判断。
小结
其实在水处理领域真正关于TDS指标要求少之又少。有明确TDS指标要求的只有 ① 《GB5749-2022生活饮用水卫生标准》 中感官性状及一般化学指标(第34项)中≤1000mg/L的要求。
还有一个就是被所有净水器厂家用来当作论据或者反驳对象的 ② “世界卫生组织”建议饮用水的最低TDS含量应该为100mg/L 。就我自己所在地级市而言,其市政自来水常年TDS数值为80-100,但是使用家用净水器的人家却比比皆是,显然大家也都不太信任这个所谓的世界卫生组织的建议。
相对于 ① 标准虽然宽泛(绝大部分城市市政自来水水质远优于此标准)但多少还是对水质的一定要求不同, ② 标准更多的是民间倡导或呼吁,其本质就跟TDS笔一样,更像是有心者有意为之(just a joke)。
通过电导率测TDS显然是一种很不严谨的行为,也没有科学上的逻辑关系,但是在家用净水领域简单量化净化效果,或者在 工业纯水 领域多少还是能反映出一定的水质变化(有那么一点点,但是不多)。以下是网上广泛流传的电导率与TDS的数值换算公式,仅供参考。
TDS=K*EC25,单位为mg/L既ppm。
EC25是经温度校正到25℃的电导率,单位μs/cm。
假设盐分组成全为NaCl及不考虑CO2的透过性。
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