电导率和TDS的关系！

众所的COD和BOD的两者之间所表征的内容对象相对统一（详见COD和BOD的概念和关系），电导率和TDS则完全是不同维度的表述。下面我们还是从最基础的定义出发，简单了解一下两者的定义和关系。    

电导率和TDS的基本定义
   

电导率： Conductivity（electrical conductance，简称EC）,物理学概念，也可以称为导电率。电导率是用来描述物质中 电荷 流动难易程度的参数。生态学中，电导率是以数字表示的溶液传导电流的能力。在公式中，电导率用希腊字母σ来表示。电导率σ的标准单位是西门子/米（简写 为 S/m），为电阻率ρ的倒数，即σ=1/ρ。    

纯水制备中常用电导率单位为μS/cm（微西门子每厘米），电阻率单位为MΩ*cm，1μS/cm*1MΩ*cm=1。    

TDS： 全称 Total dissolved solids，中文翻译总溶解固体，又称为 溶解性固体 重量，测量单位为毫克/升（mg/L）,它表明1升水中溶有多少毫克溶解性固体。TDS值越高，表示水中含有的溶解物越多，其包括无机物和有机物两者溶质的总含量。    

常见的溶质有以钙、镁、钾、钠等阳离子和碳酸根、碳酸氢根、硫酸根、盐酸根、硝酸根等阴离子组成的无机盐（主要的离子状无机物）、胶体、悬浮颗粒物、蛋白质、病毒、细菌、微生物及其尸体以及更微小的重金属离子等。    

TDS=溶解有机物+分子状无机物+离子状无机物(溶解性无机盐）    

   

电导率和TDS的关系（纯水制备过程中）    

在纯水制备过程中，原水多为市政自来水或水质较好的天然水体，其所含的有机物及分子状无机物整体含量有限，同时考虑到适当预处理的存在，预处理过后的反渗透给水的TDS大体能反应给水的含盐量。此时给水和产水存在电导率越高，盐分越高，TDS越高的弱相关。    

TDS=[Ca+Mg+Na+K]+[CO3+HCO3+SO4+Cl+NO3]    

结合实际情况，考虑到纯水制备过程中原水来源中硫酸根、硝酸根离子含量有限，且中性低浓度状态下碳酸盐多以碳酸氢根离子形态为主，可简化为    

TDS=[Ca+Mg+Na+K]+[HCO3+Cl]    

备注：软化设备对钙镁离子含量影响较大，需要单独考虑。    

   

溶液的电导率为溶剂及溶质的电导率之和，同时考虑到离子的电导率和离子大小、离子的电荷数、离子的浓度及温度相关。在低浓度状态下，我们可以通过极限摩尔电导率了解一下电导率和离子物质的量之间的关系。以下是常见电解质极限摩尔电导率的参考数据：    

Na+ ：50.0 S*cm2*mol-1    

Cl-：76.3 S*cm2*mol-1    

K+：73.5 S*cm2*mol-1    

NO3-：71.0 S*cm2*mol-1    

H+：349.9 S*cm2*mol-1    

OH-：198.5 S*cm2*mol-1    

Mg2+：53.0 S*cm2*mol-1    

SO42-：82.0 S* cm2* mol-1    

Ca2+：59.5 S*cm2*mol-1    

HCO3-：52.0 S*cm2*mol-1    

需要注意的是，极限摩尔电导率的值与温度、压力、离子半径等因素有关，因此在实际应用中需要进行修正计算。此外，电解质在不同溶剂中的极限摩尔电导率也有所不同。    

备注：我们曾通过极限摩尔电导率计算过25℃时，超纯水的极限电阻率接近18.3MΩ*cm，详见前文       水处理基本知识 超纯水的极限电阻率为什么是18.3MΩ*CM？    

换算成相对电导率（极限摩尔电导率比值*电荷数比值，以钠离子为基准值）如下：    

    

参考TDS笔的设计原理，即以氯化钾或442标准液作为基础，测算出相应的电导率与TDS的数值关系式（转换公式）。实际运用过程中， TDS笔 通过通过在两个或多个电极之间施加电压。溶液中带正电的离子（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。离子的移动形成了电流。仪表通过检测离子的移动确定电流，并根据转换公式转换成TDS数值。
   

所以TDS笔本质上就是电导率测试笔！ 以氯化钾标准液（不同稳定不同浓度下都有较高的电导率稳定性）为例，在低浓度下其相应的TDS与电导率理论比值（39.1+35.5）/（73.5+76.3）=0.50，这也是大家经常说的TDS（ppm）=0.5DD（电导率，μs/cm）的说法由来。但是显然这里面的约束条件比较苛刻，跟实际的使用环境有较大的差距。    

    

   

商用TDS笔的工作原理    

考虑到氯化钾标准在不同温度和浓度下电导率的稳定性，商用TDS笔多采用其相关实验数据（另有442TDS标准液）。以下是 某品牌相关的实验数据    

   

    

   

   

通过上表，我们可以发现相同导电率下对应不同标准液的TDS数值也是完全不一样的。相对而言氯化钾标准溶液的线性关系较好，但442TDS标准溶液则本质上更接近自然水体的成分组成。
   

所以当不同品牌生产商生产的TDS笔因为测试标准液的不同，相应的内在转换公式也会有所区别，但是其基本原理是相同的，也多具备温度测量及补偿计算，所以我们使用TDS笔得到的数据既为25℃时的标准值。    

但是！也正是由于上述的工作原理，TDS笔本质上无法有效分辨实际溶液的导电成分组成，数据转换时基于不同标准液（多为氯化钾或442标准液），其相关数值难免有所偏差。针对同一水质，不同厂家的TDS笔数值也就自然不尽相同，同一TDS数值的两种水质，其实际的组成及含量也很难判断。    

   

小结    

其实在水处理领域真正关于TDS指标要求少之又少。有明确TDS指标要求的只有 ① 《GB5749-2022生活饮用水卫生标准》 中感官性状及一般化学指标（第34项）中≤1000mg/L的要求。    

还有一个就是被所有净水器厂家用来当作论据或者反驳对象的 ② “世界卫生组织”建议饮用水的最低TDS含量应该为100mg/L 。就我自己所在地级市而言，其市政自来水常年TDS数值为80-100，但是使用家用净水器的人家却比比皆是，显然大家也都不太信任这个所谓的世界卫生组织的建议。    

相对于 ① 标准虽然宽泛（绝大部分城市市政自来水水质远优于此标准）但多少还是对水质的一定要求不同， ② 标准更多的是民间倡导或呼吁，其本质就跟TDS笔一样，更像是有心者有意为之(just a joke)。    

通过电导率测TDS显然是一种很不严谨的行为，也没有科学上的逻辑关系，但是在家用净水领域简单量化净化效果，或者在 工业纯水 领域多少还是能反映出一定的水质变化（有那么一点点，但是不多）。以下是网上广泛流传的电导率与TDS的数值换算公式，仅供参考    

   

    

   

TDS=K*EC 25 ,单位为mg/L既ppm。
   

EC 25 是经温度校正到25℃的电导率，单位μs/cm。    

假设盐分组成全为NaCl及不考虑CO2的透过性。  

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