电导法确定水溶液中盐的浓度

·研究简报·电导法确定水溶液中盐的浓度Ξ刘成伦1徐龙君2鲜晓红1鲜学福2(1重庆大学环境与化学化工学院,重庆,400044;2重庆大学矿山工程物理研究所)摘要采用电导法研究了水溶液中盐的浓度与其电导率的关系。结果表明,在低浓度范围内电导率与浓度的平方根成线性关系;在较高的浓度范围内,首次发现浓度ρ与电导率k间的定量关系为:k=abρ(1+bρ)-1或k=abρ4(1+bρ4)-1.关键词电导率;盐的浓度;回归分析中国图书资料分类法分类号O657.11;X830.20引言水溶液中盐浓度的确定主要用于环境监测中全盐量的测定和岩盐水溶开采过程中溶解情况的考察。目前,全盐量的测定通常采用的是重力法;岩盐溶解过程中盐的浓度确定常采用滴定法。无论是滴定法还是重力法,都存在操作繁琐、劳动强度大、测定时间长以及实验费用较高等缺点。由于水溶液中溶解的绝大多数盐分为强电解质,各种离子对电导均有贡献,即盐的浓度与导电能力之间存在正相关关系。找出标准物质不同浓度水溶液的电导率与其浓度间的定量关系,便可通过待测溶液的电导率数据求出其中盐分的浓度,这样就使分析工作简便且快速,得到的结果又更为准确。文献[1]认为,水溶液中全盐量(≤2g·dm-3)和电导率成正比;对组分相同或相近的水样,全盐量的变化在3～40倍范围内其与电导率的比值为常数,并以此为依据用测定的电导率推算待测水样的全盐量。经核算此法存在较大的误差。笔者认为,全盐量与电导率的比值应为全盐量的函数,并根据强电解质导电理论提出了另一种分析方法,得出的结果与实验值非常接近。文中也对较高浓度盐溶液的电导率与浓度间的关系做了深入的探讨,提出了两个新的公式,所得结果与实测值的相对误差很小。1实验本次实验工作仅进行了分析纯NaCl和岩盐溶解结晶样在不同浓度下(中等浓度)的电导率测定,所用仪器为DDS211型电导仪,配套的U型电导电极电导池常数为451m-1,其余数据摘自文献[1]和[2]。1999年3月重庆大学学报(自然科学版)Vol.22第22卷第2期JournalofChongqingUniversity(NaturalScienceEdition)Mar.1999Ξ收文日期1998204207第一作者:女,1963年生,博士生教育部博士点专项基金资助项目(项目编号:96061109)岩盐溶解结晶样是将岩盐碾碎后用水溶解,经过过滤、加热蒸发、冷却结晶和加热干燥而得到的。以分析天平准确快速称取分析纯NaCl和岩盐溶解结晶样,用水配制成不同浓度的溶液,测定其电导,并换算为电导率。2结果和讨论为了方便实际检测工作,文中质量浓度ρ的单位均为g·dm-3,电导率以mS·m-1或S·m-1为量纲。所列文献数据均按上述量纲进行了换算。211低浓度时水溶液的电导率与盐浓度的关系Kohlrausch认为,在很稀的溶液中强电解质水溶液的摩尔电导率与其体积摩尔浓度的平方根呈线性关系,即:λ=λ∞m-Ac(1)式中λ,λ∞m———分别为摩尔电导率和极限摩尔电导率;c———体积摩尔浓度;A———经验常数。而摩尔电导率与浓度c和电导率κ间的关系为:λm=κ/c,将体积摩尔浓度c换算为质量浓度ρ后,(1)式变为:κ/ρ=B-A′ρ(2)用式(2)对文[1]的表1和表2中数据进行拟合,回归方程为(相关系数分别为-0.9552和-0.9819):NaCl浓液:κ/ρ=190.014-29.228ρ(3)NaCl和MgSO4混合浓液:κ/ρ=149.267-26.164ρ(4)为了和文献[1]的方法做对比,表1列出了不同浓度下NaCl和MgSO4混合溶液和实测电导率κ1[1]、文献[1]处理方法反推算得的电导率κ2和κ3、用式(4)反推算得的电导率κ4以及κ2、κ3和κ4相对于κ1的误差。对NaCl水溶液(未列表),式(3)计算值与实测值的相对误差除一个浓度为3.43%外,其余均在3%以内。而文献[1]方法之误差最大的达11.46%1由此及表1可知,盐总浓度不大于2g·dm-1的两种水液按式(2)处理所得电导率的相对误差绝对值基本上都在3%以内,而采用文献[1]的方法相对误差要大得多。表1不同浓度下NaCl和MgSO4混合溶液的电导率mS·m-1溶液浓度ρ/g·dm-30.0500.1000.2500.5000.7501.0002.000电导率实测值κ17.3014.0034.0065.5094.00120.00230.00文献[1]方法的计算值κ26.4812.9732.4264.8497.26129.70259.40相对误差/%11.207.374.651.01-3.46-8.07-12.80κ3-13.0132.5365.0597.58130.10-相对误差/%-7.064.330.68-3.81-8.42-式(4)的计算值κ47.