序号：D1125－95（1999年重新批准）
水的电导率和电阻率的标准测试方法
1适用范围
1.1该测试方法涵盖了对水的电导率和电阻率的测定，包括以下方法：
方法A——静态（不流动）样品的现场测试和实验室常规测试，测定范围为10～200000μS/cm，参见第12～18节。
方法B——线性流动样品的测试，测定范围为5～200000μS/cm，参见第19～23节。
1.2该测试方法已用于被试验的水的测试，但使用者有责任确保该测试方法对于未经试验的水的有效性。
1.3对于测定值在该测试方法范围之外，参见测试方法D5391。
1.4该标准并不提供所有安全措施，即便有所提供，也是和使用相关；该标准的使用者有责任建立合理的安全和健康操作规程，并在使用之前确定限制性规定的适用性。
2参考文献
2.1美国材料试验协会（ASTM）标准：
D1066水蒸汽取样操作规程
D1129与水相关的术语
D1192密闭管路中水及其蒸汽取样装置的规格说明
D1193试验用水的规格说明
D2186水蒸汽中致垢杂质的测试方法
D2777D-19委员会关于水的精度和误差适宜测定方法的操作规程
D3370密闭管路中采集水样的操作规程
D4519通过阳离子交换和脱气阳离子电导率适时测定高纯水中阴离子和二氧化碳含量的测试方法
D5391流动高纯水样品电导率和电阻率的测试方法
E1ASTM温度计的规格说明
3专业术语
3.1定义
3.1.1电导率——在特定的温度下，1cm3（立方体，译者注）水溶液两平行相对面间所测电阻（以欧姆表示）的倒数。
注1——电导率的单位是西门子/厘米（S/cm），该单位与以前所用单位姆欧/厘米在数值上相当。当电池实测电阻Rx以欧姆（Ω）表示时，电导为1/Rx，它与截面积A（cm2）成正比，与长度L（cm）成反比，如下式：
1/Rx＝K·A/L
测定1cm3电导池两平行相对面间电导时，所得到的K称作电导率。在特定的温度（通常为25℃）下，电导率的值用微西门子/厘米（μS/cm）或S/cm表示。
3.1.2电阻率——在特定的温度下，1cm3（立方体，译者注）水溶液两平行相对面间所测电阻（以Ω表示）。
注2——电阻率的单位是欧姆·厘米（Ω·cm）。当电池的实测电阻Rx以Ω表示时，Rx与长度L（cm）成正比，与截面积A（cm2）成反比，如下式：
Rx＝R·L/A
测定1cm3电导池中两平行相对面间电阻时，所得到的R称作电阻率。在特定的温度（通常为25℃）下，电阻率的值用Ω·cm或兆欧姆·厘米（mΩ·cm）表示。3.1.3该测试方法中所涉及的其它概念，参见术语D1129。
3.2符号
3.2.1第14到16节中所使用的符号定义如下：
J＝电池常数，cm-1
K＝25℃时电导率，μS/cm
Kx＝电导测定值，S
K1＝测试温度下KCl参比溶液的电导率（表1），μS/cm
K2＝同样温度下，配制KCl参比溶液用水的电导率，μS/cm
Q＝温度校正因子（参见第11节）Ω·cm
Rx＝电阻测定值，Ω
表1氯化钾参比溶液电导率的值A
参比溶液 溶液近似当量浓度 制备方法 温度，℃ 电导率，μS/cm A 1 20℃时74.2460gKCl溶于1L水中 0
18
25 65176
97838
111342 B 0.1 20℃时7.4365gKCl溶于1L水中 0
18
25 7138
11167
12856 C 0.01 20℃时0.7440gKCl溶于1L水中 0
18
25 773.6
1220.5
1408.8 D 0.001 20℃时100ml溶液C用水稀释溶至1L 0
18
25 77.69BB
127.54B
146.93 A不包括配置溶液所用水的电导率（参见7.2节和14节），该表所列电导率数值采用国际单位，当测量仪器刻度使用绝对单位时，需将表中的数字乘以0.999505。
B源于Glasstone。
4用途及重要性
4.1该测试方法适用于杂质测定；在某些场合下，还可用于水中离子组分的定量测定，该离子组分包括溶于天然水和锅炉水、锅炉补给水、冷却水及盐水等各种处理水中的电解质。
4.1.1离子组分的浓度范围从纯水中的痕量到压缩蒸汽（参见测试方法D2186、D4519和参考文献(2)）或纯盐溶液中的大量不等。
4.1.2这里最关心的是应用电导率的方法测定蒸汽纯度，参见文献(3)，该测试方法也可以用来检定水分析的正确性与否。
5影响因素
5.1暴露于空气中的样品，由于溶解气体的减少或增加，会导致样品电导率或电阻率的改变；对所溶离子型物质浓度较低的纯水而言，这种改变显得更为重要。CO2通常存在于空气中，它能使纯水的电导率急剧增加大约1μS/cm。在可行的情况下，通过使用流动型电池，可以避免样品与空气接触；N2或氦气He等化学惰性气体，也可用来屏蔽样品表面。
5.2样品中的不溶物或缓慢致垢物能在电导池的电极上形成覆盖膜，从而导致读数错误。例如，电导池的生物污垢或胺类薄膜的增加会导致响应滞后。在多数情况下，选用合适的溶剂清洗电导池可以消除以上因素的影响。
5.3如果用未经屏蔽保护的电池测定高电阻率水的电阻率或电导率，则可能由于电路干扰导致读数错误。鉴于此，建议用于此类样品测试的电导池应采取同轴遮蔽或类似措施，同时屏蔽缆线和仪器。
6仪器
6.1测量电路——该装置可以是一个手动调的节惠斯通电桥或其类似物，也可以是一个能直接读数的模拟或数字仪表，它会给电导池施加一交流电压。该装置及电导池、附加导线需要从以下角度来考虑设计，以尽量减少错误的产生：
6.1.1高导电性溶液中——对未经校正的电极，由于电极表面电流密度过大，会导致电极极化而使电导率读数偏低；还会由于在电极/溶液界面处串连的电容偏小，导致电荷效应偏离测量而得到错误读数。另外，导线电阻也会显著增加电阻测定值。
6.1.2低导电性溶液中——电池中并联电容过大及附加导线，会导致测定分流而使电导率读数增加。如果测试方法D5391中所述变异系数运算法则未加采用，温度校正偏差将明显低于5μS/cm。
6.1.3通过制造商对驱动电压、波形、频率、相位等的调节，检波技术以及温度校正等措施的综合运用，可以将以上因素所造成的错误降到最小程度。在选择合适的电池常数、导线大小和长度以及特定测量值范围电极表面条件的维护上，应遵从制造商的建议。仪器刻度可能是以电导率为单位，也可能是以电阻率为单位。
6.1.4当一个适时信号从仪器输出时，需将电池驱动电路断开，以阻止电导池溶液和外部回路的交互作用。
6.2电池
6.2.1为了避免来自空气的污染，对电导率小于10μS/cm（电阻率大于100000Ω）.1 10～200 0.1～1 200～5000 1～10 5000～1000000 10～100
6.2.3流动型电池应装配成使样品持续流动成为可能。按照制造商关于使用电池的建议，确保样品以恒定的速度流动，特别是在电导率小于10μS/cm时更应如此。在压力、流动、温度等条件改变时，电池的标度将保持不变，并能排除空气、构建抵抗腐蚀和化学惰性物质的功能。容器或电池将配备精确测量温度的手段。
6.2.4镀铂电池不用来测量电导率小于10μS/cm的样品，但可以将少量铂黑置于电池上用来测量电导率介于0.1～10μS/cm之间的样品（参见9.4节）。由于镀铂电池价格和脆性因素的影响，一般使用钛、蒙奈合金、石磨电极来测试，误差在1%以内。特别指出，需要对这些电极的表面进行特殊处理。钛和蒙奈合金电极特别适合于超纯水等高电阻溶液的测试，但当测定的电阻值小于几千欧姆时，需要引入一个小的表面电阻来控制其精度，。6.2.5对用来测试电导率小于10μS/cm样品的电池，建议应该专用。
6.3温度测定
6.3.1温度控制——对温度浴锅、手动温度校正、自动温度校正或手动兼自动温度校正，温度测定是必要的。温度计、热敏电阻和阻抗温度探测器的精度应在±0.1℃内或者更高，以更好地控制温度。ASTM关于温度计精度的推荐标准，在规格说明E1中的63C部分进行了叙述。通过与参比温度探测器对比，对温度探测器的精度进行定期校验，参比温度探测器的精度可从美国国际科学技术协会（NIST，以前叫NBS）——对于温度校正，当仪器不能提供手动或自动温度校正（参见第11节）时，温度计的精度在0.1℃就可以接受。
7试剂
7.1试剂纯度——所有用于测试的试剂均为化学纯。除非特别说明，所有试剂均需与美国化学会分析试剂委员会的规格要求相一致，相关规格要求可从该委员会获取。如果事先能够确定所用试剂的纯度不致降低测定结果的准确性，可以使用其它级别的试剂。
7.2水的纯度——除非特别说明，参比水应与D1193关于试验用水的规格要求类型I相一致。配制氯化钾溶液测定电池常数时，所用水的电导率不应大于1.5μS/cm。如果有必要的话，可从烧结玻璃或不锈钢气体分散试管吸入空气通过水，使实验室空气保持不变。当电导率保持不变且不大于1.5μS/cm时，可认为达到平衡点，平衡电导率置于表1中。
7.3醇——可使用95%的乙醇、异丙醇或甲醇。
7.4王水（3＋1）——3体积浓盐酸（比重为1.19））————1体积浓盐酸（比重1.19）——1.5克氢氯铂酸（H2PtCl6·6H2O）溶于含50ml含0.0125克醋酸铅（Pb(C2H3O2)2）的水中。
7.9氯化钾（KCl）——KCl的纯度必须在100±0.1%的范围内。该级别标准的KCl可以从NIST或商业渠道获得，将其在150℃下干燥两小时或直至重量损失小于0.02%后，贮存在干燥器中。
7.10KCl参比溶液A——在20±2℃的温度范围内，将74.2460克KCl（空气中称重）置于1升A类容量瓶中，用水溶解后稀释至刻度线。7.11KCl参比溶液B——在20±2℃的温度范围内，将7.4365克KCl（空气中称重）置于1升A类容量瓶中，用水溶解后稀释至刻度线。
7.12KCl参比溶液C——在20±2℃的温度范围内，将0.7440克KCl（空气中称重）置于1升A类容量瓶中，用水溶解后稀释至刻度线。
7.13KCl参比溶液D——在20±2℃的温度范围内，将100ml参比溶液C置于1升A类容量瓶中，用水稀释至刻度线。该溶液应于使用前较短时间内配制，并贮存在带玻璃塞、耐化学侵蚀的专用玻璃容器中。
注3——每种参比溶液的电导率见表1。这些溶液电导率的值由G.Jones和B.C.Bradshaw测得，并分别于1987年和1989年被NIST确认。T.Shedlovsky的数据适用于溶液D。溶液A、B和C由G.Jones和B.C.Bradshaw运用重量摩尔或分码理论，于真空状态下分别将71.1352g、7.4191g、0.7453gKCl（真空称重）用水配成1000g溶液得到。表1中的制备方法考虑了20℃时每L溶液中KCl的重量校正，并假定KCl、黄铜、空气的密度分别为1.98、8.4和0.00118。这样，20℃时1N、0.1N、0.01NKCl的密度分别分别为1.04420、1.00280和0.99871g/mL，将它们插入到国际判定表的数据中。
8样品
8.1按照D1066、D3370的操作规程以及D1192的规格说明，采集样品。
8.2避免样品暴露于含氨和酸性气体的空气中,保护样品避免溶解气体的增加或减少，特别是在电导率测试前需要等待一段时间。对压缩蒸汽或电导率小于10μS/cm的水，最好使用流动型电池进行取样和测试；对电导率介于5～10μS/cm的水，如果样品表面有N2或He等惰性气体层的保护，也可以使用固定型电池。
9电极的准备
9.1如果电池常数的测定值未落在额定值的合理限制范围内，则有必要对电极进行清洗或镀铂，甚至更换电池。一般情况下，尽量避免机械清洗。对高纯水的测试，由于杂质的长期滞留，不希望存在少量脱落的铂。对电导率小于10μS/cm水的测试，可以省略电极镀铂（参见9.4节）；另一方面，对电导率较高特别是大于100μS/cm的水的测试，洁净完好的镀铂电极非常重要。
9.2对电池电极及其它部位进行清洗时，应该遵从制造商的相关说明。适宜的清洗溶剂是含1体积异丙醇、1体积乙醚和1体积盐酸（1＋1）的混和溶液。清洗完毕之后，用水充分冲洗电池。如果需要除去旧的铂黑层，最好用王水来处理电极，或者在盐酸（比重为1.19）9.3用氢氯铂酸（H2PtCl6）溶液对电池电极进行镀铂时，合适的镀铂装置应包含一个电压为6伏特的交流电源、可变电容器、毫安表和电极。电极表面将镀上一层黑色柔软的铂层并与电极表面很好的黏附。镀铂的过程并不严格，可按照制造商的说明或以下准则进行。为获得好的镀层，电极表面的电荷密度应在1.5～3库仑/厘米2。例如，对10cm2的总电极表面（两面）来说，20mA电流时的电镀时间应为12.5～25分钟。这样，电极表面的电流密度即为1～4mA/cm2。电极电镀时，每次需一附加电极的帮助。电镀过程中，缓慢搅动电镀液，或对电镀液进行超声振荡。当电镀池不用时，应装满水，以防止在贮存中电极表面变干。
9.4对电导率介于0.1～10μS/cm样品的测试，可使用微量或反射性铂黑镀层电极。为获得反射性镀层，可在大约20mA电流下，将电池置于氯化铂溶液中2～3秒。电极将保持金属表面，但带有一层淡淡黑色。
10仪器的标定
10.1测量仪器——制造商可以用标准电阻用来替代电导池，当该电阻用于取代电导池时，会附加如何校正仪器刻度示数的相关信息，按照制造商的说明进行操作并定期检查仪器。或者，标准电阻的精度能确保在±0.05%之内，可以通过适当的运算以与仪器刻度相适应。有些仪器在出厂前已经考虑到连接在电导池上的缆线并据此做了校正，同时会告诫使用者不可随意切断或延长缆线。当连接仪器和电池的导线过长时，应通过对导线末端的标准电阻进行至少一次检查以确认安装无误；如果有必要，用使用回路中的长导线进行读数。通过类似的方法，用一个或几个标准电阻检查便携式或手动式仪器，记下重要错误并在随后的读数中予以校正。刻度的校验在数值应尽可能与样品电导率的预期值接近，如果校验是在偏离仪器测定范围特别高或特别低的条件下进行时，这种校验就更为重要。对用于现场测试的仪器，要求对刻度进行更经常的校验。对于直接读数的仪器，用电导率校验电阻（以欧姆表示）时，电阻等于电池常数（cm-1）除以电导率（S/cm）；用电阻率校验电阻时，电阻等于电池常数（cm-1）乘以电阻率（Ω·cm）。
10.2电导池——对于现场或实验室常规测试，可通过已知电池常数电导池与待校验电导池对同一样品或一系列样品测定值的比较，校验电导池的精度。仔细操作以确保工作电池和参比电池温度相同；或者，虽温度不同但能知其确切读数，以便按照后文的叙述进行校正。电阻率测定仪器所示读数将正比于电池常数，电导率测定仪器所示读数将反比于电池常数。电导池采用与第14节相一致的参比溶液进行校准。
11电导率/电阻率的温度系数
11.1水及其溶液的电导率在很大程度上依赖于温度（参见表3），通常是在25℃进行电导率和电阻率的测试。系数的不同取决于溶解电解质的性质、成分和浓度。对于电导率≤5μS/cm的水样，分离其组分非常重要，这将使温度系数从5μS/cm时的大约2%/℃增加到0.055μS/cm时的5%/℃。为避免错误，必须保持温度在25±0.1℃；如果不能做到这一点，需要测定温度系数并进行校正。为此，需要在一定的温度范围内，对一系列样品在不同温度下的电导率进行测定。在使用自动温度校正的地方，需要选择温度校正的运算法则，并且最好能模拟样品组分进行测试。在电导率≤5μS/cm的高纯水中，可自动测定系数的变化，并根据对水的离解及水与盐和其它杂质的交互作用的测试范围而加以应用（参见测试方法D5391及参考文献(10)、(11)、(12)以获取更详细的信息）。
表3纯水的电导率及氯化钠水溶液电导率的增值A
温度，℃ 纯水电导率，μS/cm 氯化钠水溶液后电导率增值,μS/cm 0 0.011649 1.1463 5 0.016607 1.3311 10 0.02310 1.5261 15 0.03143 1.7297 20 0.04194 1.9435 25 0.05501 2.1642 30 0.07101 2.3935 35 0.09037 2.6296 40 0.1351 2.8760 45 0.14081 3.1257 50 0.17268 3.3841 55 0.2095 3.6476 60 0.2514 3.9179 65 0.2987 4.1882 70 0.3516 4.4773 75 0.4102 4.7648 80 0.4744 5.0556 85 0.5444 5.3550 90 0.6205 5.6527 95 0.7030 5.9264 100 0.7930 6.1933 A源于Thomton
11.2在静态体系中，对于一系列的测试，应细心操作，以避免由于挥发性组分的减少或者由于空气进入容器导致杂质增加所引起的成分改变。
11.3在以下体系中，提供了不同的加热或冷却方式，以便得到所需的温度范围。调节流过每个电池中溶液的流动速率，使电池得到充分的冲洗。
11.4根据得到的数据，确保电导率读数未经校正，绘制温度-电导率曲线，由曲线可以获得一系列温度校正因子；或者绘制温度T时电导率对25℃时电导率的比值对应于T的曲线，该比值或校正因子Q从曲线平滑点获得。
注4——依照所使用的校正类别，通过置温度探测器于25℃浴中将温度设定在25℃，或用与25℃时电阻相当物进行取代，可获得未经校正的读数。
11.5当所用仪器提供了手动或自动校正器时，可按照制造商的说明对校正器进行校准，或检查其精度及其对所测试样品的适用性。
测试方法A——静态样品的现场和实验室常规测定
12适用范围
12.1该测试方法适用于静态水样品电导率的现场或实验室常规测定。
13试验方法概述
13.1该测试方法使用固定电池测定电导率大于10μS/cm的静态样品，同时提供了温度控制和校正方法。
14电池常数的测定
14.1为了该测试方法的目的，对电导池电池常数的确认，误差应在±1%以内。制造商对于电池常数在该误差范围的保证一般是令人满意的，但仪器在装运过程中可能受到损坏，因此建议使用者在收到仪器后应重新测定电池常数。如果电导池按该误差范围的保证使用了一段时间，需由制造商或在实验室中重新校验。
14.2用水漂洗电导池若干次，然后用KCl参比溶液漂洗至少两次，以使得电导率充分接近表1的测定值。将溶液温度控制在25±0.1℃范围内，测定电池的电阻；用其它KCl参比溶液重复测试，直到所测值保持不变并与18节中有关精度的范围限制相符。
14.3对仪器所测值为以欧姆表征的电阻，按下式计算电池常数：
J=10-6·Rx（K1+K2）·（K1+K2）——由于两种溶液混和物的电导率并不是K1与K2的简单加成，因此K1+K2仅仅是近似值，而且要求K2远小于K1。
15操作步骤
15.1温度控制的精确方法——使用一个固定型电池，用水将电池、容器和温度计充分漂洗几次，然后用样品漂洗两次以上。按照6.3.1节中的叙述，通过温度计将温度调节至25±0.1℃。经过足够的时间，使温度达到平衡，记录电导或电阻的读数，根据16节中的公式计算电导率或电阻率，由于此时无需温度校正，因此取Q＝1。
15.2温度校正的常规方法——使用一个固定型池，用水将电池充分漂洗几次，然后用样品漂洗两次以上。测定各部分样品的电阻或电导以及温度（精确到0.1℃），直至获得一固定值。如果测试仪器提供了手动温度校正器，在读数前，通过校正器调节样品温度；如果提供了自动温度校正器，就没有必要调节，但是需要足够的时间使温度达到平衡。如果仪器没有提供任何温度校正手段，则按照11节中的相关要求，将温度调节到25℃，测定温度校正因子。如果使用了温度校正器，则根据16节中的公式计算电导率或电阻率，并取Q＝1；否则，按照11节中的要求测定Q。
16计算
16.1对于仪器读数是以欧姆表示的电阻，按下式计算样品电导率：
K＝106·J/RxQ
16.2对于仪器读数是以欧姆表示的电阻，按下式计算样品电阻率：
R＝RxQ/J
16.3对于仪器读数是以西门子表示的电导，按下式计算样品电导率：
K＝106·JKx/Q
16.4对于仪器读数是以西门子表示的电导，按下式计算样品电阻率：
R＝Q/JKx
16.5当与特定电池常数的电导池一起使用时，自动记录仪和显示器将与温度校正器同时提供，通常于25℃下以S/cm或μS/cm为单位直接读数。如果校正器是用来校正电池中的溶液，就没有必要进行计算。
17记录
17.1对25℃时电导率的测定值，如果测试温度在25±0.1℃范围内，可以μS/cm为单位来记录并精确到1%。，否则精确到3%。
17.2另外，对25℃时电阻率的测定值，如果测试温度在25±0.1℃范围内，可以Ω·cm为单位来记录并精确到1%，否则精确到3%。
18精密度及偏差
18.1该测试方法由九个实验室以四种不同浓度进行测定，每个测试者在不同的三天对每个样品进行了分析。该合作性试验所得数据来自于被测试的水，对其它介质，这些数据未必适用。这些数据通过使用15.2节中所描述的常规方法（温度校正）而获得，测试参所测样品的温度范围从18.5～26.0℃不等。
18.1.1精度——该测试方法的精度在表4所标示的范围内。
表4测试方法A的精度
平均浓度，μS/cm 总精度，St，μS/cm 单个测试者共享精度St，μS/cm 25.6 3.4 0.83 162.0 6.1 3.8 1378.8 60.9 14.1 108169 6600 2918
18.1.2误差——表5列出了一系列备用标准中已知电导率数值的复原值。
表5测试方法A的误差
加入量μS/cm 平均复原值，μS/cm 误差 %误差 是否有统计学意义 27.8 25.6 -2.2 -7.9 是 167.6 162.0 -5.6 -3.3 是 1408.8 1378.8 -30.0 -2.1 是 111342 108169 -3173 -2.8 是
18.2这些测试方法对于精度和误差必须满足的要求详见操作规程D2777-86.
方法B——线性流动样品的测定
19适用范围
19.1该测试方法适用于持续的、线性流动的水的电导率的测定。
20试验方法概要
20.1该测试方法使用了一个流动型电导池采集持续水流的样品进行测试，同时提供了温度控制和校正方法。
21操作步骤
21.1温度控制的精确方法——使用流动型电导池，确认样品不含腐蚀产物及其它腐蚀性杂质，调节样品流速至适当值并将温度控制在25±0.1℃，温度由6.3节中所描述的温度计进行标示。经足够时间以达到温度平衡，读出电导或电阻的示数，根据16节的公式计算电导率或电阻率，此时由于无需温度校正，取Q＝1。
21.2温度校正的常规方法——使用一个流动型电导池，确认样品不含腐蚀产物及其它腐蚀性杂质，调节样品流速至适当值并尽可能地将温度稳定在25℃左右，温度读数精确到0.1℃。如果测量仪器提供了手动温度校正器，据此调节样品温度；如果提供了自动温度校正器，则无需进行调节，但需要经过足够的时间以使温度达到平衡，读出电导或电阻的示数；如果仪器没有任何温度校正手段，则按照11节中的有关要求，将温度调节至25℃，测定温度校正因子。如果使用了温度校正器，则根据16节中的公式计算电导率或电阻率，此时取Q＝1，否则按照11节中的方法测定Q。
22记录22.1对25℃时电导率值的测定值，如果测定温度在25±0.1℃范围内，可以μS/cm为单位来记录并精确到1%。，否则精确到3%
22.2另外，对25℃时电阻率值的测定值，如果测定温度在25±0.1℃范围内，可以Ω·cm为单位来记录并精确到1%，否则精确到3%。
23精密度及偏差
23.1由于该测试方法测的是流动样品，故有关精度和误差的常规说明并不适用。
23.2经验表明，该方法的误差在1～30%的范围内，具体取决于测试仪器和方法。对电导率小于10μS/cm样品的测试，温度校正所引起的误差也相当麻烦；另外，在低电导率情况下校正电池常数中所遇到的麻烦，也会给恒压电池带来误差。
24关键词
24.1电池常数、电导率、电阻率、温度系数
D1125－95水的电导率和电阻率的标准测试方法
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