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水中導電率センサーとは何ですか?

導電率は、水の純度評価、逆浸透モニタリング、洗浄プロセスの検証、化学プロセス制御、産業廃水管理など、さまざまなアプリケーションで広く利用されている分析パラメータです。

水環境用導電率センサーは、水の電気導電率を測定するために設計された電子機器です。

原則として、純水の電気伝導率はごくわずかです。水の電気伝導率は、主に水に溶解しているイオン化物質、つまり陽イオンや陰イオンなどの荷電粒子の濃度に依存します。これらのイオンは、食塩(例:ナトリウムイオンNa⁺、塩化物イオンCl⁻)、ミネラル(例:カルシウムイオンCa²⁺、マグネシウムイオンMg²⁺)、酸、塩基などに由来します。

電気伝導率を測定することで、このセンサーは水中の総溶解固形物(TDS)、塩分濃度、イオン汚染の程度といったパラメータを間接的に評価します。導電率の値が高いほど、溶解イオンの濃度が高く、結果として水の純度が低下していることを示します。

動作原理

導電率センサーの基本的な動作原理はオームの法則に基づいています。

主要コンポーネント: 導電率センサーは通常、2 電極または 4 電極構成を採用します。
1. 電圧の印加:一対の電極(駆動電極)間に交流電圧を印加します。
2. イオンの移動: 電界の影響下で、溶液中のイオンが反対の電荷を持つ電極に向かって移動し、電流が発生します。
3. 電流測定:結果として生じる電流はセンサーによって測定されます。
4. 導電率の計算:既知の印加電圧と測定電流を用いて、システムはサンプルの電気抵抗を決定します。次に、センサーの幾何学的特性(電極面積と電極間距離)に基づいて導電率を導出します。基本的な関係は以下のように表されます。
導電率(G)=1 / 抵抗(R)

電極の分極(電極表面での電気化学反応による)と容量効果によって生じる測定の不正確さを最小限に抑えるために、最新の導電率センサーは交流(AC)励起を利用します。

導電率センサーの種類

導電率センサーには主に 3 つのタイプがあります。
• 2電極センサーは、高純度水および低導電率の測定に適しています。
4 電極センサーは中程度から高い導電率の範囲で使用され、2 電極設計に比べて汚れに対する耐性が向上しています。
• 誘導型(トロイダル型または無電極型)導電率センサーは、中程度から非常に高い導電率レベルに使用され、非接触測定原理により優れた汚染耐性を発揮します。

上海博群儀器有限公司は18年間にわたり水質モニタリング分野に注力し、高品質な水質センサーを製造し、世界100カ国以上に供給してきました。同社は以下の3種類の導電率センサーを提供しています。

DDG - 0.01 - / - 1.0/0.1
2電極センサーにおける低導電率の測定
主な用途: 水調製、医薬品 (注射用水)、食品・飲料 (水調整および調製) など。

EC-A401
4電極センサーによる高導電率測定
主な用途: CIP/SIP プロセス、化学プロセス、廃水処理、製紙業界 (蒸解および漂白制御)、食品および飲料 (相分離監視)。

IEC-DNPA
強い化学腐食に耐性のある誘導電極センサー
主な用途: 化学プロセス、パルプおよび紙、砂糖製造、廃水処理。

主な応用分野

導電率センサーは水質モニタリングにおいて最も広く利用されている機器の一つであり、さまざまな分野にわたって重要なデータを提供します。

1. 水質監視と環境保護
- 河川、湖沼、海洋の監視:全体的な水質を評価し、下水排出や海水侵入による汚染を検出するために使用されます。
- 塩分濃度測定: 最適な状態を維持するための海洋学研究および養殖管理に不可欠です。

2. 産業プロセス制御
- 超純水製造(半導体および製薬業界など):精製プロセスをリアルタイムで監視し、厳格な水質基準への準拠を確保します。
- ボイラー給水システム: 水質の制御を容易にしてスケールや腐食を最小限に抑え、システムの効率と寿命を向上させます。
- 冷却水循環システム: 水の濃度比を監視して、化学物質の投与を最適化し、廃水の排出を制御できます。

3. 飲料水と廃水処理
- 原水の水質の変化を追跡し、効果的な処理計画をサポートします。
- 廃水処理中の化学プロセスの制御を支援し、規制遵守と運用効率を確保します。

4. 農業と養殖
- 灌漑用水の水質を監視し、土壌の塩性化のリスクを軽減します。
- 水生種にとって最適な環境を維持するために、養殖システムの塩分濃度を調整します。

5. 科学研究と実験室での応用
- 正確な導電率測定により、化学、生物学、環境科学などの分野における実験分析をサポートします。

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投稿日時: 2025年9月29日