總溶解固體物（TDS）測定儀的校準*

/ 福建省計量科學研究院

0 引言

總溶解固體又稱溶解性固體總量，英文：Total dissolved solids,簡稱TDS，主要用于表征水體礦化程度的一項指標，也用于表征水質特性的綜合性指標。它表明1 L水中溶有多少毫克溶解性固體，測量單位為毫克/升（mg/L）。總溶解固體指水中全部溶質的總量，包括無機物和有機物兩者的含量。在無機物中，除溶解成離子狀的成分外，還可能有呈分子狀的無機物。由于天然水中所含的有機物以及呈分子狀的無機物一般可以不考慮，所以一般也把含鹽量稱為總溶解固體，一般主要包含氯化物、硫酸鹽、硝酸鹽、重碳酸鹽及硅酸鹽等。由于水中溶解的各種鹽類對設備的腐蝕、結垢產生較大的影響，因而對水中所含溶解性物質的檢測是一個重要的項目。

TDS測試儀在日常生活中應用較為廣泛，其量值準確可靠程度對水體的測量尤為重要，但由于目前未見國家和其他各省份有關TDS測試儀檢定規程或校準規范的相關報道，因此福建省立項制定TDS測試儀校準規范，確保福建省TDS測試儀量值溯源準確可靠。

1 儀器測量原理及特點

TDS測試儀主要是通過在兩個或多個電極之間施加電壓，使得帶正電的離子如鈉離子、鈣離子、鎂離子、氫離子等向負電荷的電極移動，帶負電荷的離子如氯離子、硫酸根離子、碳酸氫根離子等將向正電荷的電極移動，離子的定向移動在電極間形成了電流。儀表通過檢測離子的定向移動確定電流，在電信號經放大后通過電信號轉換器，從而可以直接讀取總溶解固體物的濃度值。

由此可見，TDS測試儀只能檢測到移動的帶電離子，不能檢測不帶電的中性化合物如糖、酒精、殺蟲劑、不溶性硅、氨和二氧化碳等化合物以及細菌和病毒。其實TDS測試也檢測不到宏觀粒子，因其體積太大，無法在既定的電場中檢測它們的移動，如檢測不到我們肉眼可見的水中有生銹的氧化鐵顆粒和很渾濁的顆粒物。TDS測試儀對不同帶電離子響應能力也是有差異的。帶電荷較多的離子在電場中向電極移動的速度較快，測得的TDS值較大。如鎂離子比鈉離子，硫酸根離子比氯離子的電荷數多，其TDS值前者比后者高。另一個特性是摩爾質量較大的離子在水中移動速度比質量較小的離子慢，測得的TDS值較小。離子的水合作用影響了離子移動的阻力，也會影響TDS值的測量。

2 儀器性能評定方法

由于目前國內未見TDS測試儀檢定規程或校準規范的相關報道，通過查閱大量資料，根據目前市場上使用的儀器的主要性能特點、測量參數以及用戶在使用中的要求，結合儀器計量要求，制訂了以下幾個性能指標的評定方法。

2.1 儀器引用誤差評定方法

儀器預熱進入正常工作狀態后，分別用空白溶液和標準值為儀器滿量程值80%的標準溶液，調節儀器零點和示值。分別測量標準值為儀器滿量程值20%、50%和80%的標準溶液，重復上述操作，測量三次，按式（1）計算引用誤差：

Cb—— 標準值，mg/L；

Cm—— 滿量程值，mg/L

該儀器校準用標準溶液主要用國家一級標準物質氯化鈉純度標準物質配制得到。根據標準物質證書上的信息，得到其相對擴展不確定度為Urel=0.008%，k= 2，在配制過程中，使用檢定合格的分度值為0.1 mg的電子天平稱量標準物質，使用A級檢定合格的分度吸量管和容量瓶，通過逐級稀釋方法得到，經不確定度驗證與分析，配制后的標準溶液的相對擴展不確定度要求不超過0.5%，取k= 2。

2.2 儀器重復性評定方法

儀器預熱進入正常工作狀態后，用標準值為儀器滿量程值50%的標準溶液對儀器進行測量，待儀器示值穩定后讀取測量值Ci，在相同條件下重復測量6次，按式（2）計算標準偏差為重復性。

式中：s—— 單次測量相對實驗標準偏差，%；

Ci—— 儀器測量值，mg/L；

2.3 溫度補償示值誤差評定方法

將TDS測定儀的溫度傳感器與標準溫度計，置于同一恒溫槽中，標準溫度計與溫度傳感器盡量靠近，設置恒溫槽的溫度為25 ℃，同時讀取標準溫度計測量值TS和TDS測試儀的溫度顯示值TM，按上述步驟，重復測量三次，分別取平均值，按式（3）計算溫度示值誤差：

設置恒溫槽溫度為15 ℃和35 ℃，根據以上步驟，分別測量這兩個溫度點的示值誤差，根據以上三個測量點測得的誤差，取絕對值最大者作為溫度補償示值誤差。對沒有溫度測量功能的TDS測試儀，此項免檢。

在進行該項校準時，為確保量值溯源準確可靠，標準溫度計的測量誤差要求不超過±0.1 ℃，恒溫槽的溫度波動要求不超過0.2 ℃。

2.4 儀器性能評定分析

儀器在測量過程中，TDS值隨溫度變化而改變，溫度升高，溶液中離子的移動速率提高，則TDS值升高，但具體的影響量的變化情況受到測量方法的限制。一般來說，在純水和純離子溶液中表現出較好的線性關系，但在自來水和其他水資源中含有較多離子，其反應往往是非線性的，因此溫度的準確性對TDS值的測量有較大的影響。為確保儀器測量準確可靠，必須把標準溶液置于恒溫槽中。由于部分儀器響應時間較長，測量時應充分使儀器顯示穩定時再讀數，且在測量過程中，電極或傳感器在溶液中充分潤濕后，應盡量保持其靜止不動。

3 結語

TDS測定儀廣泛應用于飲用水的初期性檢驗，TDS值大代表水質差，品質好的水一般TDS值都很小。但是，TDS測試儀不適用于測量高溫水體如開水等，不能用于測量流動或晃動較大的水體，也無法測量受污染程度很高的水體。為保證TDS測定儀在水體測量中量值準確可靠，故需對儀器性能定期進行評價。