Die Leitfähigkeit von Wasser wird durch die Menge und Art gelöster Ionen in der Probe bestimmt. Gelöste Stoffe wie Salze, Säuren oder Basen erhöhen die Leitfähigkeit, während reines Wasser mit sehr wenigen Ionen eine geringe Leitfähigkeit aufweist. In der Trinkwasseraufbereitung dient sie als Indikator für Verunreinigungen oder Kontaminationen, wodurch frühzeitig Maßnahmen zur Verbesserung der Wasserqualität ergriffen werden können. In diesem Blog-Post betrachten wir die Leitfähigkeit genauer und finden heraus, wie sie mit der neuen WTW-Trinkwassertafel gemessen werden kann.
Was ist Leitfähigkeit?
Der spezifische elektrische Leitwert (Leitfähigkeit) ist ein Maß für die Eigenschaft einer Lösung, eines Metalls oder eines Gases, kurz gesagt, aller Materialien, Elektrizität über eine bestimmte Länge und Querschnittsfläche bei einer bestimmten Temperatur zu leiten. In Lösungen gelöste Stoffe erhöhen die Leitfähigkeit. Sie wird in Siemens pro Strecke gemessen. Ausgewählte Werte sind in Tabelle 1 als Beispiel für eine typische Leitfähigkeit aufgeführt.
Wie funktioniert die Messung der Leitfähigkeit?
Abb.1: Leitfähigkeit – das Messprinzip
Bei der Messung der Leitfähigkeit in Lösungen wird eine Spannung an ein Elektrodenpaar in einem bestimmten Abstand (L) und mit einer bestimmten Querschnittsfläche (A) angelegt und der Strom gemessen. Die Lösung wird zum elektrischen Leiter, wobei Kationen (K+) und Anionen (A-) den Strom transportieren. Der Quotient aus der Länge in m und der Fläche in m² ist die Zellkonstante K (es ergibt sich die Einheit m-1). Abbildung 1 veranschaulicht das Messprinzip.
Wenn ein elektrischer Leiter einen hohen Leitwert (G) hat, ist der elektrische bzw. ohmsche Widerstand (R) niedrig. Der elektrische Leitwert ist der Kehrwert des Widerstandes mit der Einheit Ohm (Ω) und G mit der Einheit Siemens (S); siehe Gleichung 1:
Die Leitfähigkeit einer Lösung ist nun eine Funktion des elektrischen Leitwertes (G) des elektrischen Leiters, normiert durch die Zellkonstante (K) bei einer bestimmten Temperatur. Das Ergebnis ist ein Wert in Siemens pro Meter (S*m-1). Er kann mit der folgenden Gleichung 2 ausgedrückt werden:
Wenn die Zellkonstante bekannt ist, kann die spezifische Leitfähigkeit entsprechend aus dem gemessenen Leitwert bestimmt werden und stellt das Ergebnis der Leitfähigkeitsmessung dar. Dies ist jedoch eine stark vereinfachte Erklärung, da sie Polarisations- und Streufeldeffekte außer Acht lässt.
Zur Überwindung von Polarisationseffekten werden bei WTW-Sonden Wechselspannung, Vier-Elektroden-Technik und bestimmte Materialien, meist Graphit, verwendet. Dieser Messaufbau wird durch Polarisationseffekte nicht beeinträchtigt. Außerdem ist eine Vier-Elektroden-Zelle unempfindlich gegenüber Messfehlern, die durch Verschmutzung entstehen. Wenn Sie mehr über Polarisations- und Streufeldeffekte erfahren möchten, lesen Sie unser Handbuch zur Leitfähigkeit.
Was ist die IDS-Messzelle TetraCon® 925?
Die TetraCon® 925 ist die state-of-the-art digitale Leitfähigkeitsmesszelle für universelle Anwendungen der Marke WTW:
Abb. 2: von links nach rechts: TetraCon® 925, TetraCon® 925-P und TetraCon® 925/C
- Bewährte Vier-Elektroden-Technologie und Graphitelektroden
- Einfache Handhabung und robustes Design mit Epoxy-Schaft (Wasserdicht bis 10 bar (IP 68), Temperaturbereich: -5 ... 70 °C)
- Parallele Temperaturmessung zur Temperaturkompensation/Normalisierung
- Breites Einsatzgebiet, auch in der Trinkwasseraufbereitung (Messbereich: 1 µS/cm bis 2000 mS/cm)
- Umrechnung der Parameter in spezifischen Widerstand (ρ), Salzgehalt (SAL) und Gesamtgehalt an gelösten Stoffen (TDS)
- Plug&Play-Konnektivität mit der WTW-Trinkwassertafel
- Erhältlich mit Festkabel (TetraCon® 925) oder mit Steckkopfanschluss (TetraCon® 925-P)
- Sensorkopf enthält Sensorelektronik mit den gespeicherten Sensordaten (Sensortyp, Seriennummer, Kalibrierdaten und -historie und mehr)
- Version aus Hochleistungs-PEEK-Material für verbesserte chemische Beständigkeit erhältlich (TetraCon® 925/C)
Wollen Sie Proben mit extrem niedriger Leitfähigkeit messen?
Die IDS-Reinstwasser-Leitfähigkeitsmesszelle LR 925/01 bietet Ihnen einen Messbereich ab 0,01 µS/cm.
Wie funktioniert die Leitfähigkeitsmessung auf der WTW-Trinkwassertafel?
Abb. 3: Grüner Bajonettverschluss des IDS-Kabels zum Anschluss der TetraCon® 925
So einfach ist die Leitfähigkeitsmessung mit der TetraCon® 925 an der WTW-Trinkwassertafel:
- Schließen Sie die Messzelle über das IDS-Kabel an das MIQ/IDS-Modul an Ihrem IQ Sensor Net an.
- Setzen Sie die Messzelle in die an der Trinkwassertafel vormontierte Durchflusszelle ein.
- Verstauen Sie das Kabel in dem dafür vorgesehenen Schlitz an der Tafel für ein aufgeräumtes Erscheinungsbild.
- Die Messzelle ist bereit für die Messung.
Um optimale Messergebnisse zu erzielen, empfiehlt es sich, die Messzelle regelmäßig mit einem Standard zu vergleichen. Wenn die Messergebnisse unplausibel erscheinen oder bevor Sie sehr niedrige Leitfähigkeitswerte messen, reinigen Sie die Messzelle gründlich. Nach der Reinigung mit entionisiertem Wasser abspülen und gegebenenfalls neu kalibrieren. Bei Verwendung innerhalb der Spezifikationen tritt keine Alterung auf. Es wird empfohlen, die Messzelle an Luft bei Temperaturen zwischen 0 ... 50 °C zu lagern.
Möchten Sie wissen, welche anderen IDS-Sensoren mit der WTW-Trinkwassertafel funktionieren? Dann sehen Sie sich unser Datenblatt an.
Das Spektrum der Leitfähigkeitsmessung
Neben der TetraCon® 925 bietet Xylem Analytics weitere Leitfähigkeitsmesszellen der Marke WTW für unterschiedliche Anwendungen an. Hier ein Überblick für Sie:
| Modell |
IDS TetraCon® 925 |
IDS LR 925/01 |
TetraCon® 700 IQ |
TetraCon® 700 IQ SW |
| Anwendung |
Trinkwasser, Labor, Feld |
Reinstwasser |
Rohwasser, Abwasser |
Salzhaltiges Rohwasser, Fischzucht, Korrosives Abwasser |
| Highlights |
- Messbereich: 1 µS/cm bis 2000 mS/cm
- Plug&Play mit WTW-Trinkwassertafel über MIQ/IDS-Modul
- Universelle digitale Leitfähigkeitssonde für Messungen in einem breiten Anwendungsspektrum
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- Messbereich: 0,01 µS/cm bis 200 µS/cm
- Plug&Play mit WTW-Trinkwassertafel über MIQ/IDS-Modul
- Digitale Leitfähigkeitsmessung in extrem niedrig leitenden Proben
- Geeignet für Pharmazie, Halbleiterindustrie und Kessel-Speisewasser
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- Messbereich: 10 µS/cm bis 500 mS/cm
- Plug&Play mit IQ Sensor Net und WTW-Trinkwassertafel
- Montageoptionen für Rohr- und Tankinstallation
- Bewährte, robuste und zuverlässige Messung mit hoher Unempfindlichkeit gegenüber Verunreinigungen durch 4-Elektroden-System
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- Korrosionsbeständige Variante der TetraCon® 700 IQ
- Messbereich: 10 µS/cm bis 500 mS/cm
- Plug&Play mit IQ Sensor Net und WTW-Trinkwassertafel
- Montageoptionen für Rohr- und Tankinstallation
- Bewährte, robuste und zuverlässige Messung mit hoher Unempfindlichkeit gegenüber Verunreinigungen durch 4-Elektroden-System
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