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纯水机校准方法初探

[导读]纯水机是一种采用多级滤芯进行水质净化处理的净水设备,利用电导率/电阻率仪进行监控测量的一类仪器. 对纯水机计量校准提出了两种方法即常规校准法和比对校准法,并讨论了比对校准法中标准电导率仪溯源问题的解决途径. 而且对纯水机的计量性能提出了性能指标,从而确保各行业水质使用安全.

校准范围及方法概述

纯水机普遍应用于食品卫生、化学工业、电子半导体及生物制药等领域. 从用途上划分为: 生活饮用型纯水机( 家用纯水机) 、实验室用纯水机( 也叫超纯水机) 、工业纯水机( 在线仪表) . 电导率/电阻率是表征纯水机的最关键的特征性指标,各类纯水的电导率/电阻率值各行业标准均有相关规定.本方法规定了纯水机的计量特性、校准条件、校准项目和校准方法. 适用于纯水机上配置的电导率/电阻率仪和在线纯水净化设备管路上配置的电导率/电阻率仪的校准.根据纯水机类型不同,纯水机校准方法可分为常规校准法与比对校准法[1].纯水机的常规校准法是指参照 JJG376 - 2007《电导率仪》检定规程[2],从而确定纯水机电导率/电阻率仪电计( 二次仪表) 部分和仪器部分( 整机) 参数的校准方法.

电计( 二次仪表) 部分校准是利用一组无感交流电阻作为电导率/电阻率电计校准的标准装置,校准仪器电计各部分性能指标的参数.

仪器部分校准是利用已知电导率/电阻率值的电解质溶液对电导池进行校准确定其电导池常数,再通过测量溶液电导得到电导率/电阻率值.

比对校准法主要用于无法直接进行测量、无法拆卸、不具备校准条件的的纯水机. 这类纯水机可用准确度较高的电导率/电阻率测量设备,在同一测量条件下对纯水机所生产出的纯水,进行同步测量,得到相同条件下的测量结果.

由于纯水机是一种集成化的水处理测量设备,内部构造复杂,应该按照仪器类型选择相应的校准方法,对其进行计量性能的校准.

2 术语和计量单位

2. 1 电导率

电导率是表征物质传输电流能力强弱的一种测量值. 在国际单位制中,电导率的单位是西门子/米( S·m - 1 ) .

2. 2 电阻率

电阻率是用来表示各种物质电阻特性的物理量. 电阻率与电导率成反比. 电阻率在国际单位制中的单位是欧姆·米( Ω·m) .

3 计量特性

计量性能一般应符合表 1 及表 2 的要求[3].

4 校准条件

4. 1 环境条件

温度: ( 5 ~ 40) ℃ ; 湿度: ≤85% RH; 电源: ( 220 ± 22) V,( 50 ± 1) Hz; 其他: 无影响仪器正常工作的电磁场干扰和震动,应避开腐蚀性气体.

4. 2 测量标准及其设备


5.结果处理

根据纯水机( 电导率仪/电阻率仪) 测量数据与标准值进行分析比对,决定各级系统是否应该更换.按照不同行业和不同需求对不同纯水的使用标准进行比对,例如 GB /T6682 - 2008 分析实验室用水国家标准中规定[4],一级纯水( 25 ℃ ) : 电导率≤0. 01 μS·cm - 1 ; 二级纯水( 25 ℃ ) : 电导率≤0. 10 μS·cm - 1 ; 三级纯水( 25 ℃ ) : 电导率≤0. 50 μS·cm - 1 . 如果纯水不达标准应该立即更换过滤系统; 如果纯水机( 电导率仪/电阻率仪) 校准结果未达标准,应该立即更换或者修理.

6 讨论

利用比对法对纯水机进行校准,标准电导率仪的溯源是最关键的问题之一. 标准电导率仪的校准分为二次仪表部分和电极部分. 二次仪表的校准可以完全按照 JJG376 - 2007《电导率仪》检定规程所要求的条件进行. 电极部分的校准目前还是只能使用电导率标准溶液进行校准.

由于国家标准物质中心发布的电导率有证标准物质的测量范围较小,如若测量较小电导率时,可选用爱尔兰物理和化学标准和试剂生产商 Reagecon 公司生产的稳定低数值电导率标准品. 其测量范围为( 1. 3 ~ 500 000) μS·cm - 1 . 除 1. 3 μS·cm - 1这一数值的误差为 ± 0. 5 μS·cm - 1,其他所有标准溶液相对误差都在 ± 1% 左右,其生产标准可追溯至美国国家标准与技术研究院( NIST) . 还有瑞士 Hamilton 公司生产经认证的电导标准品,其测量范围为( 1. 3 ~ 12 280) μS·cm - 1,Hamilton 是世界上第一家提供经认证保质期为 1 年以上的 1. 3 μS·cm - 1和 5 μS·cm - 1标准溶液,相对误差为 ± 1% . 其生产标准经德国联邦物理技术研究院( PTB) 的认证.

我国在低值电导率标准物质研制上存在空白,原因是因为纯水的准确测量必须确保封闭与恒温,空气中的二氧化碳以及温度对纯水电导率值产生的影响较大,低值电导率标准溶液从原理上可以配置,但是无法保存. 而且国外的低电导率标准液的配方受专利保护,所以至今国内还没有生产出稳定低数值电导率标准[5].

目前纯水机的应用越来越广泛,但是无论是实验室纯水机还是饮用级纯水机,国家监管范畴的使用、维护、校准都尚处于空白. 尤其是饮用级纯水机的监管事关食品安全,关系到每个人的身体健康,靠企业自己技术手段去维护和检测不能让人们放心使用. 应该建立健全纯水机的校准规范和检测方法,提供更规范的维护和使用方法,让大家喝到健康放心的水,让企业生产和使用的水能更安全.


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校准范围及方法概述

纯水机普遍应用于食品卫生、化学工业、电子半导体及生物制药等领域. 从用途上划分为: 生活饮用型纯水机( 家用纯水机) 、实验室用纯水机( 也叫超纯水机) 、工业纯水机( 在线仪表) . 电导率/电阻率是表征纯水机的最关键的特征性指标,各类纯水的电导率/电阻率值各行业标准均有相关规定.本方法规定了纯水机的计量特性、校准条件、校准项目和校准方法. 适用于纯水机上配置的电导率/电阻率仪和在线纯水净化设备管路上配置的电导率/电阻率仪的校准.根据纯水机类型不同,纯水机校准方法可分为常规校准法与比对校准法[1].纯水机的常规校准法是指参照 JJG376 - 2007《电导率仪》检定规程[2],从而确定纯水机电导率/电阻率仪电计( 二次仪表) 部分和仪器部分( 整机) 参数的校准方法.

电计( 二次仪表) 部分校准是利用一组无感交流电阻作为电导率/电阻率电计校准的标准装置,校准仪器电计各部分性能指标的参数.

仪器部分校准是利用已知电导率/电阻率值的电解质溶液对电导池进行校准确定其电导池常数,再通过测量溶液电导得到电导率/电阻率值.

比对校准法主要用于无法直接进行测量、无法拆卸、不具备校准条件的的纯水机. 这类纯水机可用准确度较高的电导率/电阻率测量设备,在同一测量条件下对纯水机所生产出的纯水,进行同步测量,得到相同条件下的测量结果.

由于纯水机是一种集成化的水处理测量设备,内部构造复杂,应该按照仪器类型选择相应的校准方法,对其进行计量性能的校准.

2 术语和计量单位

2. 1 电导率

电导率是表征物质传输电流能力强弱的一种测量值. 在国际单位制中,电导率的单位是西门子/米( S·m - 1 ) .

2. 2 电阻率

电阻率是用来表示各种物质电阻特性的物理量. 电阻率与电导率成反比. 电阻率在国际单位制中的单位是欧姆·米( Ω·m) .

3 计量特性

计量性能一般应符合表 1 及表 2 的要求[3].

4 校准条件

4. 1 环境条件

温度: ( 5 ~ 40) ℃ ; 湿度: ≤85% RH; 电源: ( 220 ± 22) V,( 50 ± 1) Hz; 其他: 无影响仪器正常工作的电磁场干扰和震动,应避开腐蚀性气体.

4. 2 测量标准及其设备

5.结果处理

根据纯水机( 电导率仪/电阻率仪) 测量数据与标准值进行分析比对,决定各级系统是否应该更换.按照不同行业和不同需求对不同纯水的使用标准进行比对,例如 GB /T6682 - 2008 分析实验室用水国家标准中规定[4],一级纯水( 25 ℃ ) : 电导率≤0. 01 μS·cm - 1 ; 二级纯水( 25 ℃ ) : 电导率≤0. 10 μS·cm - 1 ; 三级纯水( 25 ℃ ) : 电导率≤0. 50 μS·cm - 1 . 如果纯水不达标准应该立即更换过滤系统; 如果纯水机( 电导率仪/电阻率仪) 校准结果未达标准,应该立即更换或者修理.

6 讨论

利用比对法对纯水机进行校准,标准电导率仪的溯源是最关键的问题之一. 标准电导率仪的校准分为二次仪表部分和电极部分. 二次仪表的校准可以完全按照 JJG376 - 2007《电导率仪》检定规程所要求的条件进行. 电极部分的校准目前还是只能使用电导率标准溶液进行校准.

由于国家标准物质中心发布的电导率有证标准物质的测量范围较小,如若测量较小电导率时,可选用爱尔兰物理和化学标准和试剂生产商 Reagecon 公司生产的稳定低数值电导率标准品. 其测量范围为( 1. 3 ~ 500 000) μS·cm - 1 . 除 1. 3 μS·cm - 1这一数值的误差为 ± 0. 5 μS·cm - 1,其他所有标准溶液相对误差都在 ± 1% 左右,其生产标准可追溯至美国国家标准与技术研究院( NIST) . 还有瑞士 Hamilton 公司生产经认证的电导标准品,其测量范围为( 1. 3 ~ 12 280) μS·cm - 1,Hamilton 是世界上第一家提供经认证保质期为 1 年以上的 1. 3 μS·cm - 1和 5 μS·cm - 1标准溶液,相对误差为 ± 1% . 其生产标准经德国联邦物理技术研究院( PTB) 的认证.

我国在低值电导率标准物质研制上存在空白,原因是因为纯水的准确测量必须确保封闭与恒温,空气中的二氧化碳以及温度对纯水电导率值产生的影响较大,低值电导率标准溶液从原理上可以配置,但是无法保存. 而且国外的低电导率标准液的配方受专利保护,所以至今国内还没有生产出稳定低数值电导率标准[5].

目前纯水机的应用越来越广泛,但是无论是实验室纯水机还是饮用级纯水机,国家监管范畴的使用、维护、校准都尚处于空白. 尤其是饮用级纯水机的监管事关食品安全,关系到每个人的身体健康,靠企业自己技术手段去维护和检测不能让人们放心使用. 应该建立健全纯水机的校准规范和检测方法,提供更规范的维护和使用方法,让大家喝到健康放心的水,让企业生产和使用的水能更安全.

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