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电导率EC和总固体溶解量TDS和硬度
摘要：从定义、形成机理、单位和转换关系等方面对水的电导率、溶解性总固体含量TDS以及硬度，三个重要水处理名词进行了详细的阐述。
电导率
定义：电导率是物质传送电流的能力。它和电阻值互为导数。测量单位为Siemens/cm(S/cm),此单位的10-6以μS/cm表示，10-3时，以mS/cm表示。 水的电导率表 超纯水：0.055μS/cm；蒸馏水：0.5μS/cm；山泉水：1μS/cm；自来水：50~800μS/cm；海水：56mS/cm；盐水：100mS/cm。
总固体溶解量TDS
指水中溶解性固形物（无机物和有机物）总含量(Total Dissolved Solids缩写)，单位为ppm。通常用以测量源水的水质，测量原理实际上是通过测量水的电导率从而间接反映出TDS值。水中溶解的可溶性固形物越多，它的TDS值越大，水的电导率也越大，通常TDS值约为电导率测试值的1/2，中国长江流域城市自来水TDS值通常为100~200ppm，黄河流域自来水TDS值通常为300~600ppm。
水溶液的电导率直接和溶解固体量浓度成正比，而且固体量浓度越高，电导率越大。电导率和溶解固体量浓度的关系近似表示为：1.4μS/cm=1ppm或2μS/cm=1ppm（每百万单位CaCO3） 电导率仪以外，TDS仪器将电导率值自动换算成ppm值，并提供总固体溶解浓度的直接测量值。
溶液的电导率大小决定分子的运动，因为温度影响分子的运动，所以要做准确的测量，必须考虑温度。因此，一般为比较测量结果，标准温度定为20℃或25℃。为了修正温度的影响使用温度补偿系数β表示。单位是%/℃，它随测量溶液的不同而改变，一般为β=2%/℃ 电导率的测量 。
电导率仪有两种测量方法，电流分析法和电位分析法。
1、电流分析是在两个电极间施以已知电压（V），再测量期间的电流，根据方程V=1×R，其中R=电阻，V是已知电压。测得电流量愈高，电导率值愈大。电阻与两极间距离和它们的表面面积有关，而这些特性值会随电解反应产生的盐分或其他特质沉积而随时改变。 基于以上原因，电流分析法较适用于低总固体溶解量的测量，一般最高值为1000mg/l,大约是2000μS/cm。
2、四环电位分析法则是基于感应原理，可以避免一般电流分析方法常见的困挠，如：极化效应等。有一交流电压加在两外环上，溶液的电流回路而两内环测出这电流回路感应生成的电压差，而后者都和待测溶液的电导率有关。PVC外罩套筒能维持其间电流场恒定。使用这种方法，可测范围扩大到200000μS/cm，或100g/l 。
硬度
水中有些金属阳离子，同一些阴离子结合在一起，在水被加热的过程中，由于蒸发浓缩，容易形成水垢，随着在受热面上而影响热传导，我们把水中这些金属离子的总浓度称为水的硬度。如在天然水中最常见的金属离子是钙离子(Ca2+)和镁离子(Mg2+)，它与水中的阴离子如碳酸根离子(CO32-)、碳酸氢根离子(HCO3-)、硫酸根离子(SO42-)、氯离子(Cl-)、以及硝酸根离子(NO3-)等结合在一起，形成钙镁的碳酸盐、碳酸氢盐、硫酸盐、氯化物、以及硝酸盐等硬度，水中的铁、锰、锌等金属离子也会形成硬度，但由于它们在天然水中的含量很少，可以略去不计。因此，通常就把Ca2+、Mg2+的总浓度看作水的硬度。水的硬度对锅炉用水的影响很大，因此，应根据各种不同参数锅炉对水质的要求对水进行软化或除盐处理。
硬度的单位常用的有mmol/L或mg/L。过去常用的当量浓度N已停用。换算时，1N=0.5mol/L。
由于硬度并非是由单一的金属离子或盐类形成的，因此，为了有一个统一的比较标准，有必要换算为另一种盐类。通常用Ca0或者是CaCO3的质量浓度来表示。当硬度为0.5mmol/L时，等于28mg/L的CaO，或等于50mg/L的CaCO3。此外，各国也有的用德国度、法国度来表示硬度。1德国度等于10mg/L的CaO，1法国度等于10mg/L的CaCO3。0.5mmol/L相当于208德国度、5.0法国度。常用硬度单位之间的关系如下表：
硬度单位
mmol/L
mN
德国度
法国度
CaO(mg/L)
CaCO3/(mg/L)
mmol/L
1
2
5.6077
10.0086
56.077
100.086
mN
0.5
1
2.8039
5.0043
28.039
50.043
德国度
0.17833
0.35665
1
1.7848
10
17.848
法国度
0.09991
0.19983
0.5603
1
5.6029
10
CaO(mg/L)
0.017833
0.025665
0.1
0.17848
1
1.7848
CaCO3/(mg/L)
0.009991
0.01998
0.05603
0.1
0.5603
1
水的电导率和硬度
利用电导率仪或总固体溶解量计可以间接得到水的总硬度值。硬度主要成分是溶解的钙离子或镁离子。一般水硬度单位是以法国度（。f)表示。 定义：1。f=CaCO3把总固体溶量ppm值除以10，即可得水的硬度值，误差在2-3。f左右。如前述，1ppm=2μs/cm电导率，所以1。f=2μs/cm，把电导率值除以20，即可得水之硬度值。误差在2-3。f左右。
注意：水的硬度如以电导率仪或总固体溶解量仪测量，仅适用于硬水软化处理前。因为，在水软过程中，碳酸盐被钠离子所置换，因此，虽然硬水已成软水，但是总固体溶解量值并没有改变。
μs/cm
ppm
mg/l
法国度（。f)
硬度
0-140
0-70
0-70
0-7
非常软
140-300
70-150
70-150
70-15
软
300-500
150-250
150-250
15-25
微硬
500-640
250-320
250-320
25-32
中度硬
640-840
320-420
320-420
32-42
硬
840以上
420以上
420以上
42以上
非常硬