图1. 五环电导池（右）相对于四环电导池（左）显示出更好的密封电场。

电导率测量法是分析实验室中的一种标准测量方法，但这种方法常被误认为太过简单，而一再被低估了其复杂性。本文介绍了电导率测量的基本原理，以及瑞士万通公司新推出的五环电导池如何准确、稳定地测量电导率。

溶液的导电性能是一个综合性的物理量，它表示的是物质传导电流的能力。所有在样品中溶解的离子都会对电导做出贡献，因此它涉及的是一种总体参数。电导非常适合在不同的应用中对水进行特性化描述。在涉及纯水的应用，例如制药或者半导体工业中，电导甚至是检测水纯度最重要的参数。除此之外，电导率测量还可用于非水溶性样品例如燃油中纯度的检测，因为其中微量的杂质往往导致电导率的明显升高。

为了测定一种溶液的电导率，可以通过测量该溶液的电阻进行。借助于良好的电子技术来进行这种测量看起来很简单，但是操作起来仍然会遇到一些困难，比如应对电导的基本属性所提出的挑战性，另一方面在测量技术上也有值得改进之处。

图2. 安全包装于30 ml 小袋中的具有100μS/cm-1的电导标准溶液。

温度与样品

电导率受温度的影响较大，对于组成简单的电解质而言这种依赖关系是已知的，例如一种氯化钾溶液，当温度变化摄氏一度时其电导率会出现2%的差异，而在进行pH测量时差异还会更大一些。为了得到可比性的结果，必须在测量时对温度也一并测量，然后根据参照温度换算出相应的电导率。为此需要知道样品溶液对温度的依赖关系，或者通过适当的测量加以确定。如果能够借助于恒温器将测量溶液的温度稳定地保持在参照温度点，那么就能得到最佳结果，在电导率测量的大部分应用中，均将25℃作为参照温度。为了记录测量溶液的温度，所有瑞士万通的电导池都装备了温度传感器。除了温度之外，电导率与溶液组成也有较大关系。对于氯化钾溶液而言，当溶液中盐份的浓度变化1%时，其电导率也改变1%左右，所以浓度的影响也是不可忽视的因素。在对测量精度提出要求时，必须准确说明温度以及样品的情况。如果要求精度优于2%或更高，则要求也会相应增多。

图3. 一种电极距离为lcm、电极面积为A、池常数为C的电导池的简单双层几何结构。

电导池的结构

电导池通常由2~5个金属电极按照一定的几何形状加以装配而成，其电阻测量值取决于样品溶液流通体积的长度以及电极的面积，或者简而言之取决于单个电导池的几何结构。数学上采用电导表示，从电导可以测定其本身的导电性能。这里涉及到一个具有样品特性而与所用的电导池无关的量，这种连接导电性能与所测得电导的参数称为池常数。

对于如平行极板电容器一样简单的几何体而言，池常数可以通过电极间距离除以电极面积计算。而在实际应用中，池的几何尺寸则不能够如此简单计算。因此池常数最好采用校正法进行测定。另外，鉴于各个电导池各不相同，池常数是采用单个测定后标注于池体上。

测量电导率之前，电导池应该首先采用一种准确已知电导率的溶液进行校正，方能保证结果的可靠性。为了进行这种校正，万通公司提供了两种电导标准溶液，分别为12.9mS/cm（0.1M KCl，6.2301.60）和100mS/cm（6.2324.010）。后者长时间稳定性不太好，必须于开瓶后尽快使用。为方便使用，万通新近还以30 ml小袋包装形式提供100mS/cm标准溶液（6.2324.110）。

图4. 具有较小浸入深度（最小为34 mm）的新电导池（6.0915.100）。

极化现象及抑制

新的万通电导池的特征在于具有五环铂金环。采用这种结构是考虑到了电导率测量时溶液中出现的诸如极化一类的现象。那么何谓极化现象？电流必须通过电极的金属表面进入溶液，然后返回，在这样的相交界表面就出现了所谓极化现象。一旦在金属界面上形成了一定的电势，溶液中自由运动的离子就会产生反应而形成带电层。这种形成是动态的，并且取决于一系列影响因素，包括所施加的电压、溶液中离子的组成、为电流提供的表面积（电流密度）和所施加的交流电频率。由测量仪器所供应的电流必须额外地克服电极表面上极化，以保证电势、电导率测量结果的准确性。

目前，已有多种辅助措施应对极化问题。对于双导体电导池而言，其金属表面可以通过镀有高度分散的黑色铂金薄层（铂金化）来提高面积的数量级，由此降低与电流密度有关的极化作用。但问题在于，这种镀层必须采用湿法接镀，经过数次晾干之后，镀层会被破坏，即使操作得当也会发生老化，从而引发池常数的改变。这种铂金化的方法历史上可以追溯到弗里德里希. 科尔劳施，他于1885年引入了此法，所以这种电导池还常常被称作科尔劳施电导池。

带有贵金属属性的电导池（6.0916.040）仅仅用于低电导的测量，为此采用的双导体技术非常适合，凭借其低至0.1cm-1的池常数成为纯水电导率测量的理想选择。

图5. 具贵金属属性、用于很低电导值检测的电导池（6.0916.040）。

五环电导池

对于四环或五环电导池而言，例如万通的电导池（6.0915.100）和（6.0915.130），传导电流的电极和测量电压的电极是分开的。其优点在于：测量电压的电极本身不被极化，所以测出的电压不受极化的影响。第五环构成第二个基极，以减少电场向外的发散，使测量准确无误而不依赖于电极浸入的深度或者电极的位置。它还可以在同一容器中采用电位法的电极进行测量。这种属性连同其整体的紧密结构和足够大的开口，非常便于快速混合，这无论是对于实验室手动操作或者自动化操作来说都是很有好处的。在对五环电导池进行保洁时，位于五环上的流通池可以取下清理。该流通池对于电流传导体积的确定是很重要的，清理后必须装回。

结合新的856电导仪模块，这种用于极低电导下的带有贵金属属性的电导池以及这两种五环电导池可以覆盖广泛的电导测量范围。在856电导仪模块上通过一种连接盒6.2103.160还能没有任何限制地运行所有双导体电导池。