总溶解固体物（TDS）测定仪的校准*

2019-01-08福建省计量科学研究院

上海计量测试 2018年6期

/ 福建省计量科学研究院

0 引言

总溶解固体又称溶解性固体总量，英文：Total dissolved solids,简称TDS，主要用于表征水体矿化程度的一项指标，也用于表征水质特性的综合性指标。它表明1 L水中溶有多少毫克溶解性固体，测量单位为毫克/升（mg/L）。总溶解固体指水中全部溶质的总量，包括无机物和有机物两者的含量。在无机物中，除溶解成离子状的成分外，还可能有呈分子状的无机物。由于天然水中所含的有机物以及呈分子状的无机物一般可以不考虑，所以一般也把含盐量称为总溶解固体，一般主要包含氯化物、硫酸盐、硝酸盐、重碳酸盐及硅酸盐等。由于水中溶解的各种盐类对设备的腐蚀、结垢产生较大的影响，因而对水中所含溶解性物质的检测是一个重要的项目。

TDS测试仪在日常生活中应用较为广泛，其量值准确可靠程度对水体的测量尤为重要，但由于目前未见国家和其他各省份有关TDS测试仪检定规程或校准规范的相关报道，因此福建省立项制定TDS测试仪校准规范，确保福建省TDS测试仪量值溯源准确可靠。

1 仪器测量原理及特点

TDS测试仪主要是通过在两个或多个电极之间施加电压，使得带正电的离子如钠离子、钙离子、镁离子、氢离子等向负电荷的电极移动，带负电荷的离子如氯离子、硫酸根离子、碳酸氢根离子等将向正电荷的电极移动，离子的定向移动在电极间形成了电流。仪表通过检测离子的定向移动确定电流，在电信号经放大后通过电信号转换器，从而可以直接读取总溶解固体物的浓度值。

由此可见，TDS测试仪只能检测到移动的带电离子，不能检测不带电的中性化合物如糖、酒精、杀虫剂、不溶性硅、氨和二氧化碳等化合物以及细菌和病毒。其实TDS测试也检测不到宏观粒子，因其体积太大，无法在既定的电场中检测它们的移动，如检测不到我们肉眼可见的水中有生锈的氧化铁颗粒和很浑浊的颗粒物。TDS测试仪对不同带电离子响应能力也是有差异的。带电荷较多的离子在电场中向电极移动的速度较快，测得的TDS值较大。如镁离子比钠离子，硫酸根离子比氯离子的电荷数多，其TDS值前者比后者高。另一个特性是摩尔质量较大的离子在水中移动速度比质量较小的离子慢，测得的TDS值较小。离子的水合作用影响了离子移动的阻力，也会影响TDS值的测量。

2 仪器性能评定方法

由于目前国内未见TDS测试仪检定规程或校准规范的相关报道，通过查阅大量资料，根据目前市场上使用的仪器的主要性能特点、测量参数以及用户在使用中的要求，结合仪器计量要求，制订了以下几个性能指标的评定方法。

2.1 仪器引用误差评定方法

仪器预热进入正常工作状态后，分别用空白溶液和标准值为仪器满量程值80%的标准溶液，调节仪器零点和示值。分别测量标准值为仪器满量程值20%、50%和80%的标准溶液，重复上述操作，测量三次，按式（1）计算引用误差：

Cb—— 标准值，mg/L；

Cm—— 满量程值，mg/L

该仪器校准用标准溶液主要用国家一级标准物质氯化钠纯度标准物质配制得到。根据标准物质证书上的信息，得到其相对扩展不确定度为Urel=0.008%，k= 2，在配制过程中，使用检定合格的分度值为0.1 mg的电子天平称量标准物质，使用A级检定合格的分度吸量管和容量瓶，通过逐级稀释方法得到，经不确定度验证与分析，配制后的标准溶液的相对扩展不确定度要求不超过0.5%，取k= 2。

2.2 仪器重复性评定方法

仪器预热进入正常工作状态后，用标准值为仪器满量程值50%的标准溶液对仪器进行测量，待仪器示值稳定后读取测量值Ci，在相同条件下重复测量6次，按式（2）计算标准偏差为重复性。

式中：s—— 单次测量相对实验标准偏差，%；

Ci—— 仪器测量值，mg/L；

2.3 温度补偿示值误差评定方法

将TDS测定仪的温度传感器与标准温度计，置于同一恒温槽中，标准温度计与温度传感器尽量靠近，设置恒温槽的温度为25 ℃，同时读取标准温度计测量值TS和TDS测试仪的温度显示值TM，按上述步骤，重复测量三次，分别取平均值，按式（3）计算温度示值误差：

设置恒温槽温度为15 ℃和35 ℃，根据以上步骤，分别测量这两个温度点的示值误差，根据以上三个测量点测得的误差，取绝对值最大者作为温度补偿示值误差。对没有温度测量功能的TDS测试仪，此项免检。

在进行该项校准时，为确保量值溯源准确可靠，标准温度计的测量误差要求不超过±0.1 ℃，恒温槽的温度波动要求不超过0.2 ℃。

2.4 仪器性能评定分析

仪器在测量过程中，TDS值随温度变化而改变，温度升高，溶液中离子的移动速率提高，则TDS值升高，但具体的影响量的变化情况受到测量方法的限制。一般来说，在纯水和纯离子溶液中表现出较好的线性关系，但在自来水和其他水资源中含有较多离子，其反应往往是非线性的，因此温度的准确性对TDS值的测量有较大的影响。为确保仪器测量准确可靠，必须把标准溶液置于恒温槽中。由于部分仪器响应时间较长，测量时应充分使仪器显示稳定时再读数，且在测量过程中，电极或传感器在溶液中充分润湿后，应尽量保持其静止不动。