Schulexperim ente Leitfähigkeit

Transcrição

Leitfähigkeit
Schulexperimente
Praktische
Beschreibung
von Leitfähigkeitsmessungen
Laborumgebung
Ein
Leitfaden für Leitfähigkeitsmessungen
Naturwissenschaftliche
Gesetze hautnah
Theorie und Praxisanwendungen
erleben –
Lernen einfach gemacht
Inhaltsverzeichnis
1Einführung
5
2Theorie
2.1 Elektrische Leitfähigkeit – Grundlegende
Informationen
2.2 Definition von Leitfähigkeit
2.3 Leitfähigkeit von Lösungen
2.3.1 Gelöste Ionen
2.3.2 Selbstionisierung von Wasser
2.4Messprinzip
2.5Leitfähigkeitssensor
2.5.1 Zweipolige Leitfähigkeitsmesszelle
2.5.2 Vierpolige Leitfähigkeitsmesszelle
2.5.3Material
2.5.4 Auswahl des richtigen Sensors
2.6Temperatureffekte
2.6.1 Lineare Temperaturkorrektur
2.6.2 Nicht-lineare Korrektur
2.6.3 Reines Wasser
2.6.4 Keine Korrektur
2.7 Negative Beeinflussung der Leitfähigkeitsmessung
2.7.1 Lösung gasförmiger Substanzen
2.7.2Luftblasen
2.7.3 Ablagerungen auf der Elektrodenoberfläche
2.7.4 Geometriebedingte Fehler – Feldeffekte
6
6
6
8
8
10
11
14
14
15
16
17
20
22
24
25
26
27
28
28
29
29
3Praxis
3.1 Kalibrierung und Überprüfung
3.2 Tipps für den Umgang mit Standardlösungen
3.3Messung
3.4 Messung niedriger Leitfähigkeitswerte
3.5 Wartung und Lagerung
30
31
34
35
35
37
1
Inhaltsverzeichnis
2
3.6
Spezielle Anwendungen
3.6.1TDS
3.6.2Konzentrationsmessungen
3.6.3Salinität
3.6.4 Ultrareines Wasser
3.6.5 Spezifischer Widerstand
3.6.6Leitfähigkeitsasche
3.6.7Bioethanol
38
38
40
43
44
48
49
50
4
Häufig gestellte Fragen
52
5Glossar
55
6Anhang
6.1 Temperaturkorrekturfaktoren f25
für die nicht-lineare Korrektur
6.2 Temperaturkoeffizienten (α-Werte) für
Leitfähigkeits-Standards von METTLER TOLEDO
6.3 Faktoren für die Umrechnung der Leitfähigkeit in TDS
58
58
59
61
3
4
Einführung
1. Einführung
Die elektrische Leitfähigkeit wird in der Praxis schon seit über
100 Jahren gemessen und ist auch heute noch ein wichtiger und häufig
verwendeter Analyseparameter. Dank der äusserst zuverlässigen,
empfindlichen, schnell reagierenden und relativ kostengünstigen
Messgeräte ist die Leitfähigkeit eine wertvolle und praktische Grösse
für die Qualitätskontrolle. Die elektrische Leitfähigkeit ist ein nicht
spezifischer Summenparameter für alle gelösten Ionenspezies (Salze,
Säuren, Basen und einige organische Substanzen) in einer Lösung.
Das heisst, dass es mit dieser Technik nicht möglich ist, zwischen
den verschiedenen Ionenarten zu unterscheiden. Der Messwert ist
proportional zu dem kombinierten Effekt aller Ionen in der Probe. Aus
diesem Grund sind Leitfähigkeitsmessgeräte wichtige Instrumente, um
die unterschiedlichsten Arten von Wasser (reines Wasser, Trinkwasser,
natürliches Wasser, Prozesswasser usw.) und andere Lösemittel zu
überwachen. Mithilfe von Leitfähigkeitsmessungen wird auch die
Konzentration leitfähiger Chemikalien gemessen.
Dieser Leitfaden enthält alle wichtigen Grundlagen, die für das
Verständnis von Leitfähigkeitsmessungen erforderlich sind. Des
Weiteren werden alle wichtigen Faktoren und mögliche Fehlerquellen
behandelt, die sich auf die Messung auswirken. Diese Broschüre
beschränkt sich nicht auf theoretische Aspekte. In einem umfangreichen
praktischen Teil finden Sie schrittweise Anleitungen und Richtlinien für
zuverlässige Kalibrierungen und Messungen, Beschreibungen spezieller
Anwendungen und einen Abschnitt mit Antworten auf häufig gestellte
Fragen.
Das wichtigste Ziel dieses Leitfadens für Leitfähigkeitsmessungen ist
es, Kenntnisse und ein Verständnis für dieses Analyseverfahren zu
vermitteln, um die Zuverlässigkeit und Genauigkeit Ihrer Resultate zu
verbessern.
5
Theorie
2.Theorie
2.1 Elektrische
Leitfähigkeit – Grundlegende
Informationen
Unter elektrischer Leitfähigkeit versteht man die Fähigkeit eines
Materials, einen elektrischen Strom zu leiten. Der Begriff „Leitfähigkeit“
kann jedoch auch in anderen Kontexten verwendet werden (z. B.
Wärmeleitfähigkeit). Aus Gründen der Einfachheit wird der Begriff
„Leitfähigkeit“ in diesem Leitfaden immer im Sinne der elektrischen
Leitfähigkeit verwendet.
Die Übertragung von Elektrizität durch eine Masse setzt immer das
Vorhandensein geladener Partikel voraus. Elektrische Leiter lassen sich
basierend auf dem Typ der geladenen Partikel in zwei Hauptgruppen
einteilen. Die Leiter der ersten Gruppe bestehen aus einem Gitter von
Atomen mit einer Aussenschale von Elektronen. Die Elektronen in dieser
Elektronenwolke können sich von ihrem Atom lösen und Elektrizität
durch das Gitter und somit auch durch das Material transportieren.
Metalle, Graphit und einige andere chemische Verbindungen gehören
dieser Gruppe an.
Die Leiter der zweiten Gruppe sind die sogenannten Ionenleiter. Im
Gegensatz zu den Leitern der ersten Gruppe wird der Stromfluss nicht
durch frei bewegliche Elektronen, sondern durch Ionen ermöglicht. Aus
diesem Grund ist die Ladungsübertragung in Elektrolyten immer mit
dem Transport von Masse verbunden. Die Leiter der zweiten Gruppe
bestehen aus elektrisch geladenen und beweglichen Ionen und werden
als Elektrolyte bezeichnet. Die Ionisierung erfolgt durch Auflösen in
einem polaren Lösemittel (wie Wasser) oder durch Schmelzen.
2.2 Definition von Entsprechend dem ohmschen Gesetz (1) ist die Spannung (V) in einer
proportional
zu dem fliessenden Strom (I):
Leitfähigkeit
FormelnLösung
Conductivity
Guide:
1. V  R  I
(1)
R = Widerstand
(Ohm, Ω)
V
2. VR = Spannung (Volt, V)
I
I = Strom (Ampere, A)
1
Der Widerstand (R)
ist eine proportionale Konstante und kann anhand
3. G 
des gemessenen
Stromflusses berechnet werden, wenn eine bekannte
R
Spannung anliegt:
6
4. K 
l
A
Formeln Conductivity Guide:
1. V  R  I
1. V  V
R I
2. R 
(2)
I
V
2. R 
Der Leitwert (G)
ist definiert als der Kehrwert des elektrischen
I1
3. G 
Widerstandes:
R
1
3. G 
(3)
Rl
4. K 
A
G = Leitwert
(Siemens, S)
l
Formeln
Conductivity
Guide:
4. K 
Um den
Widerstand
oder der Leitwert einer Probe zu messen, ist
l
A
5. V
eine

 I  G Messzelle
K
1.
sogenannte
erforderlich. Die Messzelle besteht aus
G
R
A
mindestens zwei Polen mit unterschiedlicher Ladung. Der Begriff
l
„Elektrode“
5. 
G
 wird
 Gals
 KSynonym für Pol verwendet und zusammen bilden
V
6. 
Z i Messzelle.
2.
R Pole
i ceine
iA
i
die
Die Zelle und der umgebende isolierende Körper
I
werden als Sensor bezeichnet.

6.  
ci Z i i Guide:
FormelnDer
Conductivity
1i
Messwert
hängt von der Geometrie der Messzelle ab, die anhand
3. G 
T
der
Zellkonstante (K)
beschrieben wird. Dies ist das Verhältnis zwischen
7.  R
1. VTref
 R I 
dem Abstand (l)
und
der Pole:
1
 (der
T Fläche (A)
Tref )
100%
T
l
7.  Tref V
4.
K

(4)

2. R  A 1 
 (T  T )
(I T 2 100
 T 1%
) 100% ref
8. 
K = Zellkonstante (cm-1)
(T2  T1 )   T 1
l = Abstand
l zwischen den Elektroden (cm)
5.
G  G
G)K
(1T 2  Querschnittsfläche
100%
3.
A
=
Effektive
des Elektrolyts zwischen den
8.  
A T1
R
(T2 (cm
T
 T 11413 S / cm) 100%
(1698
S21/))cm
Elektroden


(35 C  25 C ) 1413 S / cm
 2.017 % / C
6. 
i
l ci Z i 
Der Leitwert
lässt
sich in die standardisierte Leitfähigkeit (κ) übertragen,
4. K  (i1698 S / cm  1413 S / cm) 100%


 2.017
%durch
/ C
die vom
der Messzelle unabhängig ist. Dies
erfolgt
A Aufbau
1996
/ cm S / cm
(35 C  25
C )S1413
Multiplikation
des
Leitwerts
mit
der
Zellkonstante:
 Tref 
 1422 S / cm
2.017 % / C
1l
 (45C  25C )
%
T
7.  Tref
S / cm
(5)
5.
 G  G100
 1996
K
 Tref  A 
 1422 S / cm
1  2.017 %
 (/TC
 Tref )
1


(
45

C

25

C
)
100%
κ = Leitfähigkeit
(S/cm)
%
9. 
25C  f 25 (T )100
T
6.    ci Z i i
(i 2   T 1 ) 100%
8. 
 25C T 
f 25 (T )   T
9.
10.  20C (T225CT1 )   T 1
1.116
 C  T
7.
 Tref (
10. 
 25
S / cm  1413 S / cm) 100%
20C 1698
  1.116TDS
 2.017 % / C
1
 (T  T )
7
Theorie
2.3 Leitfähigkeit von
Lösungen
Reine Lösemittel sind nicht leitend und besitzen daher eine Leitfähigkeit
nahe null. Nur gelöste Feststoffe mit ionischen oder stark polaren
Bindungen ermöglichen, dass eine Lösung Elektrizität leitet. Der Einfluss
gelöster Ionen wird in Abschnitt 2.3.1 behandelt. Auch absolut reines
Wasser enthält einige Ionen und leitet somit Elektrizität. Dieser Effekt
wird durch die Selbstionisierung von Wasser ausgelöst und ist in
Abschnitt 2.3.2 erläutert.
2.3.1 Gelöste Ionen
Das Lösen von Feststoffen und die Bildung von Ionen bezeichnet man
als elektrolytische Dissoziation. Diese ist Voraussetzung dafür, dass in
dem Lösemittel Elektrizität übertragen werden kann. Hier einige Beispiele
für elektrolytische Dissoziation:
NaCl
➝Na+ + ClHCl ➝H+ + ClFormeln Conductivity Guide:
CH3COOH
➝CH3COO- + H+
1. V  R  I
Es wird zwischen starken und schwachen Elektrolyten unterschieden.
Starke Elektrolyte wie Natriumchlorid zerfallen vollständig und
V
2. bilden
R  Natrium- und Chloridionen. Schwache Elektrolyte wie
I
Essigsäure
zerfallen hingegen nicht vollständig. Das heisst, dass die
Elektrolytlösung ionisches Acetat (CH3COO-), Protonen (H+) und auch
nichtionische
Essigsäure (CH3COOH) enthält.
1
3. G 
R
Der Zerfall ist stark temperaturabhängig und lässt sich mit der
Dissoziationsrate oder der Dissoziationskonstante quantifizieren. Für die
l
sind nur die zerfallenen ionischen Teile relevant.
4. Leitfähigkeit
K
A
Der Beitrag eines Ions zur Leitfähigkeit hängt von seiner Konzentration,
Ladung und
l Mobilität ab. Die Leitfähigkeit einer Probe lässt sich als
5. 
 G  derKonzentration
GK
Funktion
gelöster Ionen und ihrer elektrochemischen
A
Eigenschaften ausdrücken:
6.  
c Z 
i
i
i
i
(6)
c = Konzentration [mol/l]
Z = Ladungszahl
T
 = Äquivalentleitfähigkeit
[S*cm2/mol]
7. 
Tref 
1

100%
 (T  Tref )
8
8.  
( T 2   T 1 ) 100%
Die Äquivalentleitfähigkeit ist ein spezifisches Attribut jedes Ionentyps.
Sie hängt nicht nur vom Ionentyp, sondern auch von der Konzentration
und der Temperatur ab.
Äquivalentleitfähigkeit  (25 °C, in H2O, sehr starke Verdünnung)
Kationen
[S*cm2/mol]
+
Anionen
H
349,8
OH
Li+
38,7
Cl-
+
[S*cm2/mol]
-
198,6
76,4
-
Na
50,1
HCO3
NH4+
73,4
½ CO32-
44,5
69,3
2+
½ Mg
53,1
NO3
-
71,5
½ Ca2+
59,5
½ SO42-
80,0
Tabelle 1: Äquivalentleitfähigkeit unterschiedlicher Ionentypen
Die Äquivalentleitfähigkeit steigt mit der Ladungszahl und sinkt mit der
Grösse. Die erwarteten Werte können von den Messwerten abweichen,
die in Tabelle 1 aufgeführt sind. Das kleine Lithium-Ion besitzt
beispielsweise eine deutlich geringere Leitfähigkeit als das grosse
Ammonium-Ion. Dies liegt daran, dass die Grösse des solvatisierten
Ions und nicht die Grösse des Ions der entscheidende Faktor ist. Ein
kleineres, stark geladenes Ion kann mehr Wassermoleküle anziehen
und eine grössere Solvationshülle aufbauen als ein grösseres, weniger
stark geladenes Ion. Auch die sehr hohe Leitfähigkeit eines Protons (H+)
und von Hydroxid (OH-) sind auffallend. Der Transportmechanismus
dieser beiden Ionen basiert nicht auf der Ionenwanderung. Protonen
werden von Hydronium (H3O+) leicht an das umgebende H2O oder von
H2O an Hydroxid (OH-) abgegeben. Die Ladungsübertragung erfolgt im
+
+
Wesentlichen
durch den
schnellen
Elektronenaustausch
und nicht durch
H
H
H
H
H
H
O
O
O
O
die langsamere
Ionenwanderung
(siehe
Abbildung 1).
H
+
O
H
H
H
-
H
-
O
H
H
O
H
H
H
O
O
H
H
H
H
H
O
H
+
H
H
H
H
H
H
H
H
H
H
O
O
O
O
H
H
-
O
und Hydroxiden
O Ladungstransportmechanismus
O von Protonen
O Abbildung 1:
O
O
H
H
H
H
H
H
9
Theorie
Wie bereits erwähnt, ist die Äquivalentleitfähigkeit kein fester Wert. Mit
steigender Konzentration nimmt die Äquivalentleitfähigkeit aufgrund
der zunehmenden Interferenz der entgegengesetzt bewegenden Ionen
ab. Auch bei schwachen Elektrolyten sinkt die Äquivalentleitfähigkeit
aufgrund der geringeren Dissoziationsrate bei höheren Konzentrationen.
Die Temperatur wirkt sich auf unterschiedliche Weise auf die Äqui
valentleitfähigkeit aus. Bei höherer Temperatur steigt die Beweglichkeit
der Partikel und die Viskosität des Lösemittels sinkt. Dadurch nimmt
die Mobilität der Ionen zu und die Leitfähigkeit steigt. Bei schwachen
Elektrolyten nimmt die Dissoziationsrate bei höheren Temperaturen zu
und somit steigt auch die Leitfähigkeit.
Die Leitfähigkeit einer Lösung hängt von verschiedenen Parametern ab,
die sich auf vielfältige Weise beeinflussen. Die wichtigen Parameter der
Leitfähigkeit lassen sich wie folgt zusammenfassen:
• Typ des gelösten Elektrolyts (Ionenladung, Ionenradius,
Ionenmobilität)
• Konzentration des gelösten Elektrolyts
• Dissoziationsgrad des Elektrolyts
• Lösemittel (Viskosität, Permittivität)
•Temperatur
2.3.2
Selbstionisierung
von Wasser
Bei Ionenteilen in einem Lösemittel, die die Leitfähigkeit einer Lösung
reduzieren, handelt es sich nicht immer um externe Substanzen. Diese
können auch im Lösemittel selbst gebildet werden. Ein Beispiel ist reines
Wasser ohne Verunreinigungen, das eine Leitfähigkeit von 0,055 µS/
cm besitzt. Die Leitfähigkeit wird durch Hydronium (H3O+) und Hydroxid
(OH-) verursacht, das durch die Selbstionisierung von Wasser gebildet
wird. Das Gleichgewicht dieser Reaktion liegt stark auf der Wasserseite
abhängig und nur zwei von einer Milliarde Wassermolekülen befinden
sich in einer Ionenkonfiguration. Der Einfluss der Selbstionisierung
ist sehr gering, muss jedoch bei Messungen von reinem Wasser
berücksichtigt werden.
H
O
H
H
O
H
H
O
+
H
H
Abbildung 2: Selbstionisierung von Wasser
10
O
H
-
2.4 Messprinzip
Eine Leitfähigkeitsmessung erfolgt im Prinzip mit einem Elektrodenpaar,
den sogenannten Polen, an die eine Spannung angelegt wird. Das
Messgerät misst den fliessenden Strom und berechnet die Leitfähigkeit
(siehe Abschnitt 2.2). Dies ist jedoch eine stark vereinfachte
Beschreibung des Messprinzips. In der Praxis müssen einige weitere
wichtige Aspekte berücksichtigt werden.
Abbildung 3: Schematischer Aufbau einer Leitfähigkeitsmesszelle
Wird an die Elektroden ein Gleichstrom angelegt, bewegen sich die
positiv geladenen Ionen (Kationen) zu der negativ geladenen Elektrode
(Kathode). Analog dazu bewegen sich die negativ geladenen Ionen
(Anionen) in entgegengesetzter Richtung zur positiv geladenen
Elektrode (Anode), wie in Abbildung 3 ersichtlich. Dies kann zu einer
Akkumulation von Ionen in der Nähe der Elektrodenoberfläche führen
und chemische Reaktionen auslösen. Diese Elektrolyse wirkt sich auf
die Zusammensetzung der Lösung und somit auf die Leitfähigkeit aus.
Um die unerwünschten Elektrolysereaktionen zu vermeiden, wird für
Leitfähigkeitsmessungen Wechselstrom verwendet. Bei der Verwendung
von Wechselstrom bewegen sich die Ionen nicht in eine Richtung,
sondern sie oszillieren im Rhythmus der anliegenden Frequenz in ihrer
Position (siehe Abbildung 4).
11
Theorie
Abbildung 4: Unterschiedliche Ionenwanderung, wenn an der Messzelle Gleich- oder
Wechselstrom angelegt wird
Auch mit Wechselstrom lässt sich die Akkumulation von Ionen nicht
vollständig eliminieren. Alle Effekte, die an der Grenzfläche zwischen
Sensor und Lösung bei einem anliegenden Strom auftreten, werden
als Polarisation bezeichnet. Die Hauptursache ist die Bildung einer
doppelten Schicht, die sich auf die Mobilität der Ionen auswirkt.
Diese Schicht hat denselben Effekt wie eine Kontamination der
Elektrodenoberfläche und bewirkt einen zusätzlichen Widerstand.
Polarisationseffekte wirken sich negativ auf die Messung von
Proben mit einer mittleren bis hohen Elektrolytkonzentration aus und
begrenzen die Linearität am oberen Ende der Skala (siehe Abbildung 5).
Polarisationseffekte lassen sich wie folgt reduzieren oder verhindern:
• Anpassen der Messfrequenz: Je höher die Messfrequenz, desto
schneller erfolgt die Anlagerung der Ionen an der Elektrode und die
Bildung einer doppelten Schicht. Durch eine hohe Messfrequenz lässt
sich der Einfluss von Polarisationseffekten minimieren.
• Optimierung der Elektrodenoberfläche: Durch eine grössere Elek
trodenoberfläche sinkt die Stromdichte und Polarisationseffekte
werden reduziert (siehe Abschnitt 2.5.3).
• Verwendung einer vierpoligen Leitfähigkeitszelle: Diese Art von
Leitfähigkeitszelle wird durch Polarisationseffekte nicht beeinflusst
(siehe Abschnitt 2.5.2).
12
Abbildung 5: Negative Auswirkung der Polarisation und Kapazität auf den gemessenen
Leitfähigkeitswert
Die Linearität am anderen Ende der Skala wird durch die Kapazität
begrenzt (siehe Abbildung 5). Zwei Elektroden in einem nicht leitenden
Medium verhalten sich wie ein Kondensator. Wird an diese Elektroden
ein Gleichstrom angelegt, kann keine Elektrizität fliessen. Der kapazitive
Widerstand ist unendlich gross und die Leitfähigkeit beträgt null. Wird
an die Elektroden jedoch ein Wechselstrom angelegt, fällt der kapazitive
Widerstand und die Leitfähigkeit steigt dementsprechend. Der Einfluss
der Kapazität lässt sich wie folgt reduzieren oder eliminieren:
• Anpassen der Messfrequenz: Je geringer die Messfrequenz, desto
geringer ist die Auswirkung der Kapazität.
• Verwendung einer Leitfähigkeitszelle mit einer geringen Kapazität:
Je kleiner die Elektrodenfläche (A) und je grösser der Abstand (l)
zwischen den Elektroden, desto geringer ist die Kapazität. Dies ist
jedoch nicht wirklich eine Option, da für Messungen in einem tiefen
Leitfähigkeitsbereich Zellen mit einer niedrigen Zellkonstante (grosse
Elektrodenfläche und kleiner Elektrodenabstand) erforderlich sind. In
manchen Situationen kann die Kapazität des Kabels zwischen den
Elektroden und dem Messkreis einen grösseren Einfluss ausüben,
sodass dieser durch die Gerätekonstruktion minimiert und/oder
kompensiert werden sollte.
13
Theorie
Die optimale Messfrequenz ist vom Messbereich abhängig. Aus diesem
Grund ist es erforderlich, die Frequenz an die Leitfähigkeit der Probe
anzupassen. Im Allgemeinen werden niedrige Frequenzen bei geringen
Leitfähigkeiten verwendet, bei denen Polarisationseffekte unerheblich
sind. Hohe Frequenzen werden bei hohen Leitfähigkeiten verwendet,
um eine Reduzierung der Polarisationseffekte zu ermöglichen. Moderne
Leitfähigkeitsmessgeräte passen die Messfrequenz automatisch an. Die
verschiedenen Hersteller von Leitfähigkeitsmessgeräten verwenden für
die Justierung der Messfrequenz unterschiedliche Algorithmen.
2.5 Leitfähigkeitssensor
Im Hinblick auf die grosse Zahl unterschiedlicher Anwendungen ist
es nicht überraschend, dass es keine ideale Messtechnologie für alle
Situationen gibt. Die folgenden drei Technologien haben sich auf dem
Markt etabliert:
• Zweipolige Leitfähigkeitszelle
• Vierpolige Leitfähigkeitszelle
• Induktive Leitfähigkeitsmesszelle
Die induktiven Messzellen werden vorwiegend für linienintegrierte
Messungen zur Prozesskontrolle in der Industrie verwendet. Aus
diesem Grund werden in den folgenden Abschnitten nur die zwei- und
vierpoligen Leitfähigkeitsmesszellen behandelt.
2.5.1 Zweipolige
Leitfähigkeitszelle
14
Klassische zweipolige Leitfähigkeitszellen bestehen aus zwei Platten.
Diese Platten sind normalerweise von einem Rohr umgeben, das sie
vor mechanischer Beschädigung schützt und Fehler durch Feldeffekte
reduziert (siehe Abbildung 6). Es gibt jedoch auch andere Ausführungen
zweipoliger Zellen. Bei einer anderen weit verbreiteten Ausführung
ist eine Stiftelektrode von der zweiten Elektrode umschlossen (siehe
Abbildung 6). Diese Sensoren werden aus robusten Materialien
wie Edelstahl oder Titan hergestellt und sind weniger anfällig für
mechanische Beschädigung. Die einfache Konstruktion der zweipoligen
Zelle ermöglicht die Herstellung miniaturisierter Messzellen. Diese
Mikrosensoren können auch kleine Probenmengen messen.
Abbildung 6: Schematische Darstellung einer zweipoligen Leitfähigkeitszelle
Die zweipolige Leitfähigkeitsmesszelle hat den Vorteil, dass mit
ihr geringe Leitfähigkeitswerte mit hoher Genauigkeit gemessen
werden können. Der typische Messbereich beträgt 0,001 µS/cm bis
1000 µS/cm. Zu den Hauptanwendungen zweipoliger Zellen gehören
Leitfähigkeitsmessungen von reinem Wasser, stark verdünnten
wässrigen Lösungen und nicht wässrigen Lösungen.
2.5.2 Vierpolige
Leitfähigkeitsmesszelle
Diese Weiterentwicklung der Leitfähigkeitsmesszelle basiert auf einem
zusätzlichen Elektrodenpaar (siehe Abbildung 7). Vierpolige Zellen
sind in unterschiedlichen Ausführungen erhältlich, jedoch ist das
Funktionsprinzip immer gleich:
• Die äusseren Pole sind die Strompole, an denen ein Wechselstrom
anliegt. Der Antrieb erfolgt auf dieselbe Weise wie bei dem
zweipoligen Sensor. Die inneren Messpole sind in dem elektrischen
Feld der Strompole platziert und messen die Spannung mit einem
Verstärker mit hoher Impedanz.
Der durch die äusseren Pole und die Lösung fliessende Strom kann mit
dem Schaltkreis genau gemessen werden. Ist die Spannung zwischen
den inneren Polen und der Strom bekannt, lässt sich der Widerstand
und der Leitwert berechnen. Um die Leitfähigkeit zu berechnen, wird
der Leitwert mit der Zellkonstante der inneren Pole multipliziert (siehe
Abschnitt 2.2).
Vierpolige Sensoren bieten den Vorteil, dass nur sehr wenig Strom in
den inneren Polen fliesst, an denen die Messung erfolgt. Daher treten
keine Polarisationseffekte auf, die die Messung beeinflussen. Die
vierpolige Leitfähigkeitsmesszelle ist ausserdem weniger anfällig für
Messfehler durch Verunreinigungen.
15
Theorie
Abbildung 7: Schematische Darstellung einer vierpoligen Leitfähigkeitszelle
Vierpolige Leitfähigkeitsmesszellen bieten den Vorteil, dass sie
die Leitfähigkeit über einen grossen Messbereich von 10 µS/cm
bis 1000 mS/cm mit hervorragender Linearität messen. Zu den
Hauptanwendungen dieses Sensortyps zählen Messungen über einen
breiten mittleren Leitfähigkeitsbereich, wie zum Beispiel bei Meerwasser,
Abwasser oder verdünnten Säuren oder Basen.
Zweipolige Zelle
Vierpolige Zelle
• Hohe Genauigkeit bei geringen
Leitfähigkeiten
• Polarisationseffekte wirken sich
nicht auf die Messung von Proben
mit hoher Leitfähigkeit aus. Daher
für die Messung hoher Leitfähigkeitswerte geeignet.
• Die einfache Konstruktion bietet
die Möglichkeit zur Herstellung
miniaturisierter Zellen, um auch
kleine Probenmengen messen zu
können.
• Gute Linearität über einen sehr
grossen Leitfähigkeitsbereich
(mehrere Zehnerstellen)
• Geringere Beeinflussung durch
Oberflächenkontamination
Tabelle 2: Vorteile zwei- und vierpoliger Zellen
2.5.3 Material
16
Leitfähigkeitsmesszellen werden aus unterschiedlichen Materialien
gefertigt. Platin, platiniertes Platin, Graphit, Edelstahl und Titan sind
bewährte Werkstoffe für die Elektroden, während der Schaft aus Epoxid
oder Glas besteht. Im Fall von Stahl und Titan ist es auch möglich, die
Elektroden und den Schaft in einem Stück zu fertigen.
Die verwendeten Materialien besitzen die folgenden wichtigen
Eigenschaften:
• Chemische Beständigkeit
• Mechanische Festigkeit
•Polarisationsfestigkeit
•Übertragungseffekt
Chemische Reaktionen zwischen dem Sensormaterial (insbesondere der
Elektroden) und der Probe gilt es unbedingt zu vermeiden, da diese zu
falschen Messresultaten führen und die Zelle dauerhaft verändern. Auch
mechanische Einflüsse können die Zelle zerstören. Elektroden aus einem
Material mit geringer mechanischer Festigkeit wie Platin oder Graphit
werden normalerweise in ein robusteres Material eingeschlossen, das
die Elektrode vor mechanischer Beschädigung schützt.
Die Oberflächenstruktur der Elektrode wirkt sich auf den
Polarisationswiderstand aus. Poröse oder raue Oberflächen besitzen
einen geringeren Übergangswiderstand, sodass der Polarisationseffekt
geringer ist. Unbeschichtete Platinelektroden besitzen einen sehr
grossen Widerstand, während Elektroden aus platiniertem Platin den
geringsten Widerstand aufweisen.
Poröse Schichten wie bei platiniertem Platin oder Graphit können auch
Teile der Probe adsorbieren, was zu einem Übertragungseffekt und einer
längeren Reaktionszeit führt, wenn Lösungen mit unterschiedlichen
Konzentrationen gemessen werden. Diese Effekte wirken dem
Polarisationswiderstand des Elektrodenmaterials entgegen. Abhängig
von den Anforderungen kann ein Elektrodenmaterial mit einem geringen
Polarisationswiderstand, einem starken Übertragungseffekt und einer
längeren Reaktionszeit oder ein Elektrodenmaterial mit einem grossen
Polarisationswiderstand, einem geringen Übertragungseffekt und einer
kurzen Reaktionszeit gewählt werden.
17
Theorie
2.5.4 Auswahl des
richtigen Sensors
Die Auswahl des richtigen Leitfähigkeitssensors ist ein entscheidender
Faktor für genaue und zuverlässige Resultate. Wie in den vorherigen
Abschnitten erläutert, lassen sich durch unterschiedliche Ausführungen
und Materialien Sensoren mit verschiedenen Stärken und Schwächen
herstellen. Daher ist es nicht sinnvoll, von guten oder schlechten
Sensoren zu sprechen. Der richtige Sensor ist derjenige, der den
Anwendungsanforderungen am besten gerecht wird.
Eine grundsätzliche Anforderung ist jedoch, dass zwischen der
Probe und dem Sensor keine chemischen Reaktionen stattfinden.
Für chemisch reaktive Proben sind Glas und Platin oft die beste
Wahl, da diese Werkstoffe die beste chemische Beständigkeit gegen
alle im Allgemeinen für Zellen verwendeten Materialien besitzen. Für
den praktischen Einsatz und auch für viele Laboranwendungen ist
die mechanische Stabilität des Sensors von grösserer Bedeutung.
Oft werden Leitfähigkeitssensoren mit einem Epoxidgehäuse und
Graphitelektroden verwendet, da sich diese als extrem haltbar erwiesen
haben und eine gute chemische Beständigkeit bieten. Für wässrige
Lösungen und organische Lösemittel mit geringer Reaktivität sind Zellen
aus Stahl oder Titan oft eine gute Alternative.
Die nächsten bei der Auswahl eines optimalen Sensors zu beachtenden
Aspekte sind die Zellkonstante und die Konstruktion. Die geeignete
Zellkonstante ist von der Leitfähigkeit der Probe abhängig. Je geringer
die erwartete Leitfähigkeit der Probe, desto kleiner sollte die Zell
konstante des Sensors sein. Abbildung 8 zeigt eine Reihe von Proben
und den Bereich der empfohlenen Zellkonstanten für die Messung. Bei
der Entscheidung für oder gegen eine zwei- oder vierpolige Zelle kann
die folgende Faustregel verwendet werden: Für die Messung geringer
Leitfähigkeitswerte sollte eine zweipolige Zelle verwendet werden.
Für Leitfähigkeitsmessungen mit mittleren bis hohen Werten ist eine
vierpolige Zelle vorzuziehen, insbesondere für Messungen über einen
grossen Leitfähigkeitsbereich.
18
Manchmal sind in Standards und Normen Anforderungen für
Leitfähigkeitssensoren angegeben. Wird eine Leitfähigkeitsmessung
entsprechend einem solchen Standard durchgeführt, muss der gewählte
Sensor alle beschriebenen Anforderungen exakt erfüllen.
Abbildung 8: Verschiedene Proben und empfohlene Zellkonstanten
Es gibt auch einige Spezialsensoren mit einer sehr kleinen
Zellkonstante für Präzisionsmessungen oder Ausführungen mit einem
kleinen Schaftdurchmesser für Leitfähigkeitsmessungen in kleinen
Probengefässen. Tabelle 3 enthält eine Übersicht über das von
METTLER TOLEDO angebotene Portfolio von Leitfähigkeitssensoren für
Laboranwendungen. Weitere Informationen finden Sie unter:
www.electrodes.net
19
Theorie
Reines Wasser und
hohe Präzision
Bioethanol
Micro
Speziell
Universell
Konfiguration
Zellkonstante
Messbereich
Sensorname
4 Platinpole
Glasschaft
0,80 cm-1
0,01-500 mS/cm
InLab® 710
4 Graphitpole
Epoxidschaft
0,57 cm-1
0,01-1000 mS/cm
InLab® 731
InLab® 738
2 Titanpole
Titanschaft
0,01 cm-1
0,0001-1000 µS/cm InLab® Trace
2 Stahlpole
Stahlschaft
0,105 cm-1 0,001-500 µS/cm
InLab® 741
InLab® 742
2 Platinpole
Glasschaft
0,06 cm-1
0,1-500 µS/cm
InLab® 720
2 Platinpole
Glasschaft
1,0 cm-1
0,01-100 mS/cm
InLab®
751-4 mm
2 Platinpole
Glasschaft
1,0 cm-1
0,01-112 mS/cm
InLab®
752-6 mm
2 Platinpole
Glasschaft
0,1 cm-1
0,1-500 µS/cm
InLab® 725
Tabelle 3: Portfolio der Leitfähigkeitssensoren von METTLER TOLEDO
2.6 Temperatureffekte
20
Leitfähigkeitsmessungen sind stark temperaturabhängig. Wenn die
Temperatur einer Probe steigt, sinkt ihre Viskosität, wodurch sich
die Mobilität der Ionen erhöht. Aus diesem Grund sinkt auch die
beobachtete Leitfähigkeit der Probe, auch wenn die Ionenkonzentration
konstant bleibt (siehe Abschnitt 2.3.1). Jedes Resultat einer
Leitfähigkeitsmessung muss mit einer Temperatur angegeben werden,
da es ansonsten wertlos ist. Beispielsweise beträgt die Leitfähigkeit
von 0,01 molarem Kaliumchlorid 1278 µS/cm bei 20 °C, bei 25 °C
hingegen 1413 µS/cm. Daher ist es sinnlos, Messungen derselben
Probe bei unterschiedlichen Temperaturen zu vergleichen. Aus diesem
Grund beziehen sich die Messwerte auf eine Referenztemperatur, die
die Resultate vergleichbar macht. Die Referenztemperatur beträgt
normalerweise 25 °C, manchmal jedoch auch 20 °C.
Bei der Temperaturkorrektur gibt es Unterschiede
Die Temperaturkorrektur bei Leitfähigkeitsmessungen
darf nicht mit der Temperaturkorrektur bei pH-Messungen
verwechselt werden. Bei einer Leitfähigkeitsmessung ist der
angezeigte Leitfähigkeitswert die berechnete Leitfähigkeit
bei der gewünschten Referenztemperatur. Es wird also der
Temperatureinfluss der Probe korrigiert. Bei pH-Messungen
wird der pH-Wert bei der Ist-Temperatur (z. B. 27 °C)
angezeigt. Hier umfasst die Temperaturkompensation die
Anpassung der Steilheit der pH-Elektrode an die gemessene
Ist-Temperatur. In diesem Fall wird der Temperatureinfluss der
Elektrode korrigiert.
Es ist nicht effizient, die Temperatur aller Proben mit einem kostspieligen
Temperaturregelsystem an die Referenztemperatur anzupassen. In der
Praxis misst das Leitfähigkeitsmessgerät die Leitfähigkeit daher bei der
aktuellen Temperatur (z. B. 27 °C) und wandelt den Messwert mithilfe
von Temperaturkorrekturalgorithmen, die der Benutzer wählen kann, in
die gewünschte Referenztemperatur um. Da zwischen Leitfähigkeitsund Temperaturmessungen eine Beziehung besteht, verfügen alle
Leitfähigkeitssensoren von METTLER TOLEDO über einen integrierten
Temperatursensor.
Weil die Temperatur bei der Bestimmung der Leitfähigkeit eine
wichtige Rolle spielt, muss die Temperaturabhängigkeit (= Änderung
der Leitfähigkeit pro °C) der gemessenen Probe bekannt sein. Die
Temperaturabhängigkeit jeder Probe ist unterschiedlich und kann bei
unterschiedlichen Temperaturen und Ionenkonzentrationen stark variieren.
Um die komplexe Beziehung zwischen Leitfähigkeit, Temperatur und
Ionenkonzentration zu vereinfachen, wurden verschiedene Temperaturkorrekturverfahren entwickelt, um die Bediener zu unterstützen:
•Linear
•Nicht-linear
• Reines Wasser
• Keine Korrektur
21
Theorie
1. V  R  I
2. R 
V
I
Abhängig von der Probe, in der die Leitfähigkeit gemessen wird,
Formeln Conductivity
Guide:
erfolgt1 die Auswahl eines der oben genannten Verfahren. Für mittel bis
3. G 
stark leitfähige Lösungen wird ein linearer Temperaturkorrekturmodus
1. V  RR I
verwendet. Natürliches Wasser besitzt eine stärkere Temperatur
abhängigkeit, weshalb die nicht-lineare Korrektur empfohlen wird.
Vl Wasser, das die stärkste Temperaturabhängigkeit besitzt,
4.
K reines
Für
2. R
IA
hat METTLER
TOLEDO einen einzigartigen und äusserst genauen
Algorithmus entwickelt, der auf dem tiefgreifenden Wissen und der
umfassenden
l Erfahrung von THORNTON basiert, einem bei der
5. 
 G1   G  K
3.
G
Analyse
von
ultrareinem Wasser führenden Unternehmen. Diese
R A
Temperaturkorrekturverfahren werden in den folgenden Abschnitten
beschrieben.
6.   l ci Z i i
4. K  i
2.6.1 Lineare Für dieA Temperaturkorrektur von mittel bis stark leitenden Lösungen wird
Temperaturkorrektur häufig die folgende lineare Gleichung verwendet:

l

 G  KT
A 
1
 (T  Tref )
100%
5.
 G
7.  Tref

(7)
6.  
ci Z i i
Sie umfasst
, der die
(i T 2  den
 T 1 )Temperaturkoeffizient
100%
8.  
Leitfähigkeitsabweichung
in
%/ °C
ausdrückt.
Die -Werte sind
(T2  T1 )   T 1
der Literatur zu entnehmen oder experimentell zu bestimmen. Für
T
die empirische Bestimmung
werden zwei Leitfähigkeitsmessungen
7.  Tref 
S / cm) 100%und die zweite bei der
(1698 S
/ cm
 der
1413
durchgeführt,
eine
bei
Referenztemperatur
  1
 2.017 % / C
 (T  Tref )
Probentemperatur.
Anschliessend
sich anhand der Gleichung (8)
S / cm
(35100
C% 25 C ) 1413 lässt
der -Wert berechnen:
(
  T 1 ) 1996
100%S / cm
(8)  1422 S / cm
2
.
017
%
(1T2  T1 )   T/1C  (45C  25C )
100%
 Tref
8. 
 T 2
Beispiel:
Bestimmung
des Temperaturkoeffizienten

S / cm  1413
S / cm) 100%
(1698

Leitfähigkeit
 2.017 % / C( = 0)
Die
der
Probe wird ohne Temperaturkompensation
)


9. 
25C  (f35
25 (T
T
C  25 C ) 1413 S / cm
bei zwei unterschiedlichen Temperaturen gemessen, T1: gewählte Re
ferenztemperatur, T2: Ist-Temperatur der Probe. Als Beispiel wird eine
 C
S / cm
1996 verwendet.
0,01 molare
10. 
 25KCl-Lösung
 Tref
20C 
22
1.116
2.017 % / C
1
 (45C  25C )
100%
TDS
11. TDS factor :
9.  25C  f 25 (T )25CT
 1422 S / cm

6.   1 c Z 
3. G  i i i i
R
l
A
4.
K 
7. 
Tref
1
l

T
100%
 (T  Tref )
5. Beider
G Messung
 G werden
K
die folgenden Leitfähigkeitswerte ermittelt:
( T 2A 
T 1 )  100%
Messung 1:
1413 μS/cm
bei 25 °C
8.  
(T2 1698 μS/cm
T1 )   T 1 bei 35 °C
Messung 2:
6.  
ci Z i i

i

(1698 S / cm  1413 S / cm) 100%
 2.017 % / C
(35 C  25 C ) 1413 S / cm

T
7.  Tref 
 der1996
Durch Einsetzen
Werte in die Gleichung (8) wird der
1
 (T TSref/)cm
Temperaturkoeffizient
 1422 S / cm
Tref 
100
% % /berechnet.
2.017
C
 (45C  25C )
100%
Beispiel: Lineare Temperaturkorrektur
( T 2   T 1 ) 100%
8. 
DieKCl-Lösung
des vorherigen Beispiels wird erneut gemessen. Dabei
T T 1 ermittelt:
(Tffolgende
(TT)1 )Resultat
9. 
2 
25Cdas
25
wird
1
Messung 3: 1996 μS/cm bei 45 °C
(1698
 S / cm  1413 S / cm) 100%
25C


 2.017 % / C
10. 
Dieser
20C Wert wird mithilfe der Gleichung (7) auf die Referenztemperatur
C  25 C ) 1413 S / cm
1(35
.116
(25 °C) korrigiert und des berechneten -Wertes:
TDS1996 S / cm
 1422 S / cm
2.017
% / C
1  25C
 (45C  25C )
100%
 Tref factor :
11. TDS
Der korrigierte Wert 1422 μS/cm weicht leicht von dem tatsächlichen
9.  25C  f 25 (T )   T
Wert 1413 μS/cm ab. Dieser Fehler wird dadurch verursacht, dass
der -Wert für einen Elektrolyten nicht konstant ist. Er ist von der
Konzentration
 des Elektrolyts und der Temperatur abhängig.
10.  20C  25C
1.116
Temp [°C]
factor :
11. TDS
0
15
 [%/C]
0,001 mol/L KCl
0,01 mol/L KCl
0,1 mol/L KCl
1,81
1,81
1,78
1,92
1,91
1,88
TDS
 25C
35
2,04
2,02
2,03
45
2,08
2,06
2,02
100
2,27
2,22
2,14
Tabelle 4: -Werte von KCl-Lösungen in Abhängigkeit von der Konzentration und
der Temperatur für Tref = 25 °C
23
Theorie
1. V  R  I
2. R 
V
I
1
3. Wie
G aus Tabelle 4 ersichtlich, variiert der -Wert bei unterschiedlichen
Temperaturen.
Aus diesem Grund sollte der -Wert in einem Tem
R
peraturbereich bestimmt werden, der der Probentemperatur ähnlich
ist. Fürl Messungen über einen grossen Temperaturbereich besteht der
4. typische
K
Ansatz in der Verwendung eines Durchschnittskoeffizienten.
A
Eine Möglichkeit zur Bestimmung des -Mittelwertes ist die Verwendung
der Methode der kleinsten Fehlerquadrate, um die Gerade an die Daten
l
anzupassen.
5.   G   G  K
A
Die typischen Temperaturkoeffizienten unterschiedlicher Proben sind in
Tabelle 5 angegeben.
6.  
c Z 
i
i
i
i
Probe
Temperaturkoeffizient  (%/°C)
Säuren
1,0 bis 1,6
Basen
7.  Tref 
Salze
1

T
Trinkwasser100%
1,8 bis 2,2
2,2 bis 3,0
 (T  Tref )
Reines Wasser
2,0
2,3 bis 7,4
Tabelle 5:
unterschiedlicher Stoffgruppen
( T 2Typische
  T 1 ) Temperaturkoeffizienten
100%
8.  
2.6.2 Nicht-lineare
Korrektur
(T2  T1 )   T 1
Für wässrige Proben sind nicht-lineare Funktionen für die Temperatur
korrektur besser geeignet als der lineare Temperaturkorrekturmodus.
(1698 S / cm  1413 S / cm) 100%
Die
wie
 wichtigste nicht-lineare Funktion ist eine für natürliches
2.017 % Wasser,
/ C
(35 C
 25 C ) 1413 Trinkwasser
S / cm
Grundwasser,
Oberflächenwasser,
und Abwasser.
Der beschriebene Korrekturmodus
1996 S / cm ist in der Norm ISO/DIN 7888
 Tref  Die gemessene Leitfähigkeit bei der Probentemperatur
 1422 S / cm (T)
definiert.
2.017 % / C
1 der folgendenGleichung
(45C  25
C ) korrigiert, um 25 °C zu
wird anhand
für25 °C
100%
erhalten:
9.  25C  f 25 (T )   T
(9)
f25(T) ist der Temperaturkorrekturfaktor, der für die Anpassung der Leit
 25C von natürlichem Wasser von der Probentemperatur (T)
fähigkeitswerte
10. 
20C 
1.116
an die Referenztemperatur
(25 °C) verwendet wird. Der nichtlineare
Korrekturmodus funktioniert in einem Temperaturbereich von 0 °C bis
35,9 °C.
TDS
11. TDS factor :
24
 25C
(T2  T1 )   T 1

(1698 S / cm  1413 S / cm) 100%
 2.017 % / C
(35 C  25 C ) 1413 S / cm
1996 S / cm
 1422 S / cm
2.017 % / C
1


(
45

C

25

C
)
Alle verwendeten Korrekturfaktoren sind in den Leitfähigkeitsmess
100%
 Tref 
geräten von METTLER TOLEDO gespeichert und in Anhang 6.1 auf
gelistet. Um die Resultate für eine Referenztemperatur von 20 °C zu
 Tkorrigierte Resultat durch den Faktor 1,116 dividiert
9. 
ermitteln,
das
25C  f muss
25 (T ) 
werden:
10.  20C 
 25C
1.116
(10)
Wie in Tabelle 5 gezeigt, unterliegt der Temperaturkoeffizient  von
reinem Wasser TDS
starken Schwankungen. Die Hauptursache hierfür
11. TDS factor :
ist, dass die Selbstionisierung
der Wassermoleküle eine stärkere
 25C
Temperaturabhängigkeit aufweist als die von anderen Ionen verursachte
Leitfähigkeit. Da reine Wasserproben nahezu keine Verunreinigungen
durch Ionen aufweisen, wird der -Wert hauptsächlich durch die
Selbstionisierung des Wassers beeinflusst. In anderen Proben ist die
Konzentration der verunreinigenden Ionen um ein Vielfaches höher als
die Konzentration der Ionen aus der Selbstionisierung des Wassers.
Dadurch wird die starke Temperaturabhängigkeit unterdrückt und die
Linearität des -Wertes steigt.
2.6.3 Reines Wasser
Eine exakte Temperaturkorrektur in reinem Wasser durchzuführen, ist
nicht einfach. Es kann angenommen werden, dass die Leitfähigkeit
sich zusammensetzt aus der Selbstionisierung des Wassers und der
Leitfähigkeit, die durch Ionenverunreinigung entsteht. In Abbildung 9 ist
die Funktion der Temperaturkorrektur in reinem Wasser schematisch
dargestellt. Punkt 1 ist die gemessene Leitfähigkeit bei einer
Probentemperatur von 80 °C und einer Natriumchloridkonzentration
von 100 µg/L. Das Leitfähigkeitsmessgerät subtrahiert die intrinsische
Leitfähigkeit des Wassers, die bekannt ist, von diesem Wert, und es wird
die Leitfähigkeit ermittelt, die das Natriumchlorid verursacht (Punkt 2).
Im nächsten Schritt wandelt das Leitfähigkeitsmessgerät die Leitfähigkeit
von Natriumchlorid bei 80 °C in die Leitfähigkeit von Natriumchlorid bei
25 °C um (Punkt 3).
Abschliessend addiert das Messgerät die Leitfähigkeit von Wasser
bei 25 °C und die Leitfähigkeit von Natriumchlorid bei 25 °C, um die
korrigierte Leitfähigkeit der Probe zu ermitteln (Punkt 4).
25
Theorie
Abbildung 9: Schematische Darstellung der Temperaturkorrektur von reinem Wasser mit
einer Natriumchlorid-Verunreinigung von 100 µg/l
Da in der Probe nur eine Art von Verunreinigung enthalten ist,
erscheint die gezeigte Korrektur recht einfach. Tatsächlich ist die
Situation jedoch wesentlich komplexer, da viele unterschiedliche
Verunreinigungen in unterschiedlichen Konzentrationen vorliegen,
die alle ein eigenes Temperaturverhalten aufweisen. Um eine genaue
Temperaturkorrektur in reinem Wasser durchzuführen, hat METTLER
TOLEDO in seine Premium-Leitfähigkeitsmessgeräte einen einzigartigen
Temperaturkorrekturmodus implementiert. Dieser basiert auf einem
Algorithmus, der von THORNTON entwickelt wurde, einem in der
Analyse von reinem Wasser führenden Unternehmen mit langjähriger
Erfahrung. Dieser sogenannte Reinwassermodus kompensiert
Leitfähigkeitswerte im Bereich von 0,005 bis 5,00 μS/cm und im
Temperaturbereich von 0 °C bis 50 °C auf die Referenztemperatur
von 25 °C. Wenn der Leitfähigkeitsmesswert im Reinwassermodus
5,00 μS/cm überschreitet, wird der Algorithmus in einen linearen
Kompensationsmodus mit  = 2,00%/°C umgewandelt.
2.6.4 Keine
Korrektur
26
Jedes temperaturkorrigierte Resultat kann Fehler aufweisen, die
von der Temperaturkorrektur verursacht werden. Je besser der
Temperaturkorrekturmodus ist, desto kleiner ist der Fehler. Die
einzige Möglichkeit, diese Fehler zu vermeiden, besteht darin, keinen
Temperaturkorrekturmodus zu verwenden. Stattdessen muss die
Temperatur der Probe an die erforderliche Referenztemperatur angepasst
werden, was zusätzliche Geräte und Zeit erfordert.
Einige Standards, wie zum Beispiel USP <645>, verbieten den Einsatz
von Temperaturkorrekturverfahren und schreiben stattdessen Leitfähig
keitsmessungen ohne Korrektur vor. Um Messungen entsprechend
diesen Standards durchzuführen, muss der Temperaturkorrekturmodus
ausgeschaltet werden. Bei Leitfähigkeitsmessgeräten, die nur mit einem
linearen Temperaturkorrekturmodus ausgestattet sind, ist dies jedoch
oft nicht möglich. Indem jedoch ein -Wert von 0%/°C verwendet wird,
verhält sich der lineare Temperaturmodus, als wäre er ausgeschaltet.
Tabelle 6 enthält eine Übersicht der von METTLER TOLEDO angebotenen
Leitfähigkeitsmessgeräte für Laboranwendungen und die unterstützten
Temperaturkorrekturmodi.
Keiner
SevenExcellence
S700, S470,…
SevenCompact
S230
SevenGo Duo pro
SG78
SevenGo pro
SG7
FiveEasy
FE30, FEP30
FiveGo
FG3
Linear
Nicht-linear








Reines
Wasser

Tabelle 6: Unterstützter Temperaturkorrekturmodus der Leitfähigkeitsmessgeräte von
METTLER TOLEDO
2.7 Negative
Beeinflussung der
Leitfähigkeitsmessung
Leitfähigkeitsmessungen können durch verschiedene Faktoren
beeinflusst werden. Die vier wichtigsten Faktoren werden in diesem
Kapitel beschrieben.
27
Praxis
2.7.1 Lösung
gasförmiger
Substanzen
Neben festen und flüssigen Substanzen können in der Probe
auch gasförmige Substanzen gelöst sein und Ionenspezies
bilden, die die Leitfähigkeitsmessung beeinflussen. Kohlendioxid
(CO2) ist in normaler Umgebungsluft das einzige Gas, das einen
grossen Einfluss auf Leitfähigkeitsmessungen ausüben kann. In
Wasser bildet gelöstes Kohlendioxid Kohlensäure (H2CO3), die
in einem ersten Schritt zu Hydrogencarbonat (HCO32-) und in
einem zweiten Schritt zu Carbonat (CO32-) zerfällt (Abbildung 10).
Das Gleichgewicht der Kohlendioxidreaktion liegt stark auf der
CO2-Seite gestellt und nur zirka 0,2% der Moleküle reagieren zu
Kohlensäure. Unter Standardbedingungen kann das Kohlendioxid den
Leitfähigkeitsmesswert um ungefähr 1 µS/cm erhöhen.
Abbildung 10: Dissoziation von Kohlendioxid in Wasser
Bei Messungen mit geringer Leitfähigkeit (<10 µS/cm) kann das
Kohlendioxid einen starken Einfluss auf das Resultat ausüben. Um
zuverlässige Resultate zu erreichen, ist es wichtig, den Kontakt der
Probe mit Luft zu vermeiden. Dies lässt sich mithilfe einer Durchfluss
zelle oder durch die Verwendung chemisch inerter Gase wie Stickstoff
oder Helium vermeiden, die die Probenoberfläche abschirmen (siehe
Abschnitt 3.4).
2.7.2 Luftblasen
28
Selbst eine winzige Luftblase, die an der Elektrodenoberfläche anhaftet,
erhöht den Widerstand der Probe in der Zelle und reduziert die gemes
sene Leitfähigkeit. Instabile Signale können ein Hinweis für Luftblasen in
der Messzelle sein. Vor jeder Messung (und bei jeder Kalibrierung und
Überprüfung) muss gewährleistet werden, dass sich in der Zelle keine
Luftblasen befinden. Luftblasen lassen sich durch Antippen des Sensors
entfernen. Alternativ dazu kann der Sensor angehoben und wieder
abgesenkt werden, um die Luftblasen herauszuspülen.
In kaltem Wasser kann mehr Luft gelöst sein als in warmem Wasser.
Dadurch können bei einer Erwärmung Luftblasen in einer Messzelle
entstehen und die oben beschriebenen Probleme verursachen.
2.7.3 Ablagerungen
auf der Elektrodenoberfläche
Nicht gelöste oder langsam ausfällende Feststoffe in der Probe kön
nen sich auf den Elektroden der Leitfähigkeitsmesszelle ablagern.
Diese Schicht kann dazu führen, dass die Zelle schlecht reagiert und
falsche Messwerte liefert. Ein bekanntes Beispiel sind biologische
Verunreinigungen in der Zelle. Durch ordnungsgemässes Reinigen
lassen sich diese Probleme vermeiden (siehe Abschnitt 3.5).
2.7.4 Geometriebedingte Fehler –
Feldeffekte
Der aktive Teil der Leitfähigkeitsmessung innerhalb des Elektrolyts in der
Zelle und in ihrer Umgebung wird durch Feldlinien beschrieben. Jede
Beeinflussung dieser Feldlinien wirkt sich auf die Leitfähigkeitsmessung
aus. Die wichtigsten Störquellen sind die Wand und der Boden des
Probengefässes, wenn der Sensor zu dicht platziert wird. Idealerweise
sollte der Sensor in der Mitte und 25 mm über dem Gefässboden plat
ziert werden. Manche Leitfähigkeitsmesszellen sind so konstruiert, dass
dieser negative Effekt minimiert wird. Befindet sich das gesamte Feld
in der Messzelle, können die Feldlinien nicht behindert werden, sodass
diese Fehlerquelle entfällt.
Abbildung 11: Feldlinien einer zweipoligen Zelle
29
Praxis
3Praxis
Die Leitfähigkeit wird in den unterschiedlichsten Anwendungen ge
messen. Der zweite Teil dieses Leitfadens bietet umfassendes Knowhow für zahlreiche Anwendungen. Zuerst wird eine allgemeine
Vorgehensweise für die Kalibrierung, Überprüfung und Durchführung
von Leitfähigkeitsmessungen beschrieben und der Sonderfall von
Messungen geringer Leitfähigkeitswerte erläutert. Des Weiteren wird
die Wartung und Lagerung von Leitfähigkeitssensoren diskutiert. In den
folgenden Kapiteln werden die wichtigsten Anwendungen ausführlich
beschrieben.
Alle Leitfähigkeitsmessgeräte von METTLER TOLEDO bieten neben dem
Modus für Leitfähigkeitsmessungen weitere Messmodi. Tabelle 7 enthält
eine Übersicht über Messmodi, die die unterschiedlichen Messgeräte
unterstützen. In Abschnitt 3.6 sind die Messverfahren für TDS, Salinität,
Leitfähigkeitsasche und Bioethanol ausführlich beschrieben.
SevenExcellence
SevenCompact
SpeziLeitfähigfischer
keitsasche
Widerstand (%)
(MΩ∙cm)
   
SevenGo Duo pro
SevenGo pro
Salinität
(psu)
   
FiveEasy
FiveGo
Leitfähig- TDS
keit
(mg/L,
(µS/cm,
g/L)
mS/cm)
  
Bioethanol
(µS/m,
mS/m)
 
Tabelle 7: Unterstützter Temperaturkorrekturmodus der Leitfähigkeitsmessgeräte von
METTLER TOLEDO
30
3.1 Kalibrierung und
Überprüfung
Bevor eine Leitfähigkeitsmessung durchgeführt werden kann, muss
die Zellkonstante bekannt sein oder bestimmt werden. Dieser Faktor
ist erforderlich, um den gemessenen Leitwert in die Leitfähigkeit
umzuwandeln (siehe Abschnitt 2.2). Jede Leitfähigkeitsmesszelle
besitzt eine eigene Zellkonstante. METTLER TOLEDO verwendet zwei
unterschiedliche Arten von Zellkonstanten: nominale Zellkonstanten und
zertifizierte Zellkonstanten. Die nominale Zellkonstante hilft Ihnen, den
richtigen Sensor auszuwählen. Bedingt durch den Produktionsprozess
besitzen die Zellkonstanten einen weitreichenden Toleranzbereich und
die nominale Zellkonstante weist eine Genauigkeit von ± 20% auf.
Vor einer Messung ist die genaue Zellkonstante durch die sogenannte
Kalibrierung zu bestimmen. Die Messung eines Standards mit einem
bekannten Leitfähigkeitswert ist eine zuverlässige Möglichkeit, um die
Zellkonstante eines Sensors zu bestimmen (siehe Gleichung 5).
Zertifizierte Zellkonstanten werden direkt im Werk nach der Herstellung
bestimmt. Mit einer maximalen Unsicherheit von ± 2% sind diese Kon
stanten genau genug und können für Messungen verwendet werden.
Die exakte Zellkonstante ist im Qualitätszertifikat und auf dem Sensor
kabel angegeben. Bei ISM-Sensoren ist die Zellkonstante auch auf dem
Sensorchip gespeichert.
Die Leitfähigkeitssensoren InLab 73x, InLab 710 und InLab 720
von METTLER TOLEDO werden nur mit einer nominale Zellkonstante
ausgeliefert. Bei diesen Sensoren ist die Zellkonstante durch Kalibrieren
vor einer Leitfähigkeitsmessung zu bestimmen. Die Modelle InLab 74x
und InLab Trace werden mit einer zertifizierten Zellkonstante geliefert,
die nach der Herstellung durch Kalibrieren mit Rückverfolgbarkeit
entsprechend ASTM und NIST bestimmt wurde.
Die Zellkonstante kann sich mit der Zeit ändern. Verunreinigungen und
Ablagerungen oder physikalische oder chemische Veränderungen der
Messzelle können sich auf die Zellkonstante auswirken. Es wird empfohlen, vor einer Leitfähigkeitsmessung eine Überprüfung durchzu
führen, um zu gewährleisten, dass die Zellkonstante noch gültig ist. Zu
diesem Zweck wird die Leitfähigkeit einer Standardlösung gemessen.
Der Messwert muss innerhalb der vordefinierten Grenzwerte liegen (z. B.
± 2% der Standardlösung).
31
Praxis
Zusammenfassend kann festgestellt werden, dass Sensoren mit einer
nominale Zellkonstante vor der ersten Verwendung eine Kalibrierung
erfordern. Für Sensoren mit einer bekannten Zellkonstante wird eine
Überprüfung empfohlen. Liegt der bei der Überprüfung gemessene Wert
ausserhalb der Grenzwerte, ist der Sensor neu zu kalibrieren.
Leitfähigkeits-Standards
Leitfähigkeits-Standardlösungen stellen eine Möglichkeit zur
einfachen Kalibrierung oder Überprüfung der Zellkonstante
dar. Beachten Sie, dass Leitfähigkeits-Standardlösungen
anfälliger gegenüber Kontamination und Verdünnung sind
als pH-Pufferlösungen. Die Pufferkapazität von pH-Standards
zeigt eine Widerstandsfähigkeit gegenüber pH-Änderungen,
sodass diese eine nicht ordnungsgemässe Handhabung
eher verzeihen. Leitfähigkeits-Standards hingegen sind von
einer Verdünnung, Kontamination oder einem Einfluss durch
CO2 beim Kontakt mit Luft direkt betroffen. Ihre Werte ändern
sich schnell, insbesondere bei Standards mit geringerer
Leitfähigkeit. Nützliche Anwendungstipps für den Umgang mit
Standardlösungen finden Sie in Abschnitt 3.2.
Darüber hinaus kann eine geringe Temperaturänderung einen
grossen Einfluss auf die Genauigkeit haben. Während der
Kalibrierung oder Überprüfung von Leitfähigkeitssensoren ist
sorgfältig darauf zu achten, dass genaue Messbedingungen
hergestellt werden.
Die Kalibrierung oder Überprüfung sollte unter denselben Bedingungen
wie die Leitfähigkeitsmessung erfolgen (z. B. gerührt/nicht gerührt,
Durchflusszelle) und der Leitfähigkeits-Standard sollte einen ähnlichen
Konzentrationsbereich aufweisen. Es wird die folgende Vorgehensweise
empfohlen:
Vorbereitung
1.Auswählen der richtigen Leitfähigkeitszelle (siehe Abschnitt 2.5.4)
2.Anschliessen des Sensors an das Leitfähigkeitsmessgerät
32
Kalibrier-/Prüfverfahren
WICHTIG:
Verwenden Sie immer frische Standardlösungen.
1.Spülen Sie den Sensor und das Gefäss für die Standardlösung
mehrfach und gründlich mit deionisiertem Wasser, um jegliche
Verunreinigungen zu entfernen. Schütteln Sie alle verbliebenen
Tröpfchen ab.
2.Spülen Sie den Sensor und das Gefäss mit einer kleinen Menge der
Standardlösung, die Sie anschliessend entsorgen.
3.Füllen Sie das Gefäss mit frischer Standardlösung.
4.Tauchen Sie den Sensor in die Standardlösung ein. Die Messzelle
und die Entlüftungsöffnungen an der Seite des Sensors müssen
vollständig bedeckt sein.
5.Eliminieren Sie alle Luftblasen durch Rühren oder Antippen des
Sensors.
6.Kalibrierung: Führen Sie entsprechend der Bedienungsanleitung
eine Sensorkalibrierung durch. Das Messgerät berechnet die neue
Zellkonstante automatisch.
Überprüfung: Es gibt zwei Möglichkeiten, um die Überprüfung
durchzuführen. Eine Möglichkeit besteht darin, keinen
Temperaturkorrekturmodus zu verwenden und den Messwert bei der
Messtemperatur mit dem Wert der Standardlösung zu vergleichen. Der
Wert ist auf der Flasche oder im Qualitätszertifikat der Standardlösung
angegeben. Die andere Möglichkeit ist die Verwendung eines linearen
Temperaturmodus. Die erforderlichen -Werte der Standardlösungen
sind in Anhang 6.2 aufgelistet. Der Messwert kann direkt mit dem
Wert der zertifizierten Standardlösung verglichen werden.
Durch Rühren kann das Resultat schneller ermittelt werden, jedoch
dürfen keine Blasen entstehen.
7.Entsorgen Sie alle verwendeten Standardlösungen. Giessen Sie
Standardlösungen niemals zurück in die Originalflasche.
33
Praxis
3.2 Tipps für den
Umgang mit
Standardlösungen
METTLER TOLEDO liefert ein umfangreiches Angebot von Standardlösungen und garantiert für zwei Jahre ab dem Herstellungsdatum für
die Qualität der ungeöffneten Flaschen. Das Verfallsdatum ist auf dem
Produktetikett hinter „Lot, Exp.:” (Los, Verfallsdatum) oder „Unopened
storage until:“ (Ungeöffnet lagerfähig bis) angegeben. Die Garantie
gilt bis zum letzten Tag des angegebenen Monats. Die Qualität der
Standardlösung kann keinesfalls mehr garantiert werden, wenn
das Verfallsdatum überschritten ist. Sie können auf ein detailliertes
Prüfzertifikat zugreifen, indem Sie www.mt.com/buffer aufrufen und die
auf der Flasche angegebene Lotnummer eingeben.
Da unvorhersehbare Umstände ausserhalb unserer Kontrolle vorliegen
können, wird die Qualität der Standardlösung nur gewährt, wenn die
Flasche nicht geöffnet wurde und der Zeitraum von zwei Jahren ab
dem Herstellungsdatum noch nicht abgelaufen ist. Die folgenden Tipps
dienen als Richtlinie, um die Einsatzfähigkeit einer Standardlösung im
Labor zu optimieren. Indem Sie diese einfachen Tipps beachten, können
Sie sicherstellen, dass die mithilfe der Standardlösung durchgeführten
Messungen präzise und genau sind.
Voraussetzung ist, dass die Messzelle, das Kabel und das Messgerät
sich in einem guten Wartungszustand befinden.
• Standardlösungen, deren Verfallsdatum überschritten ist oder
die wahrscheinlich verunreinigt sind, sollten grundsätzlich nicht
verwendet werden.
• Sobald das Verfallsdatum erreicht ist, sollte eine neue Flasche mit
Standardlösung verwendet werden.
• Das Datum, an dem die Flasche zum ersten Mal geöffnet wurde,
sollte auf der Flasche der Standardlösung vermerkt werden.
• Standardlösungen dürfen niemals verdünnt oder mit
Standardlösungen unterschiedlicher Hersteller gemischt werden.
• Die entnommene Standardlösung sollte sofort verbraucht werden und
darf nicht in die Originalflasche zurückgegossen werden.
• Standardflaschen sind immer verschlossen zu halten, um das
Eindringen von Verunreinigungen in die Flasche zu verhindern.
• Standardlösungen sollten bei normalen Umgebungstemperaturen und
geschützt vor direkter Sonneneinstrahlung gelagert werden.
34
3.3 Messung
Bevor eine Leitfähigkeitsmessung durchgeführt werden kann, muss die
Zellkonstante bekannt sein (siehe Abschnitt 3.1). Wurde vor der Messung
eine Kalibrierung durchgeführt, ist der Wert der Zellkonstante bereits
im Messgerät gespeichert. Bei ISM-Sensoren wird die Zellkonstante
direkt im Sensorchip gespeichert. Die Zellkonstante wird direkt an
das Messgerät übertragen, wenn Sie den ISM-Sensor anschliessen.
Wird anstelle eines ISM-Sensors ein anderer Sensor verwendet, ist die
Zellkonstante manuell in das Messgerät einzugeben.
Messverfahren
1.Spülen Sie den Sensor und das Gefäss für die Probenlösung
mehrfach und gründlich mit deionisiertem Wasser, um jegliche
Verunreinigungen zu entfernen. Schütteln Sie alle verbliebenen
Tröpfchen ab.
2.Spülen Sie den Sensor und das Gefäss zwei oder drei Mal mit der
Probe und entsorgen Sie die gebrauchte Probe.
3.Füllen Sie das Gefäss mit frischer Probenlösung.
4.Tauchen Sie den Sensor in die Probe ein. Die Messzelle und die
Entlüftungsöffnungen an der Seite des Sensors müssen vollständig
bedeckt sein.
5.Eliminieren Sie durch Rühren oder Antippen des Sensors alle
Luftblasen aus diesem Bereich.
6.Führen Sie entsprechend der Bedienungsanleitung eine
Leitfähigkeitsmessung durch. Durch Rühren kann das
Resultat schneller ermittelt werden, jedoch dürfen keine
Blasen entstehen. Ist eine Temperaturkompensation aktiviert,
wird der Leitfähigkeitsmesswert direkt auf die voreingestellte
Referenztemperatur korrigiert.
3.4 Messung
niedriger
Leitfähigkeitswerte
Bei Messungen von Proben mit einer Leitfähigkeit unter 10 μS/cm ist ein
besonderes Verfahren erforderlich. Wie in Abschnitt 2.7.1 erwähnt, wirkt
sich Kohlendioxid aus der Atmosphäre bei geringen Leitfähigkeitswerten
stark auf die Messung aus. Um unter 10 μS/cm zuverlässige
Leitfähigkeitsresultate zu erzielen, werden die folgenden beiden Ansätze
empfohlen:
35
Praxis
Inertgas:
Die Probe wird durch eine Schicht Inertgas wie Stickstoff oder Helium
geschützt, um eine Kontamination durch die Atmosphäre zu verhindern.
Dies ermöglicht die Verwendung normaler Tauchzellen, um Proben im
Bereich von 1 bis 10 μS/cm zu messen.
Durchflusszelle:
Ein geschlossenes System wie eine Durchflusszelle bietet die
Möglichkeit, den Einfluss von Kohlendioxid vollständig auszuschliessen.
Dieses Verfahren wird für die Messung von Proben empfohlen, deren
Leitfähigkeit geringer ist als 10 μS/cm. Proben mit einer höheren
Leitfähigkeit können auf diese Weise jedoch ebenfalls gemessen
werden.
Für Proben, die nicht unter Druck stehen, können Durchflusszellen
mit einer Peristaltik- oder Membranpumpe verwendet werden, sofern
es sich um vollständig geschlossene Systeme handelt. Bei anderen
Pumpentypen kommt die Probe oder der Standard mit der Pumpe in
Kontakt, was zu Verunreinigungen und falschen Messwerten führen
kann. Durch den Durchfluss dürfen keine Blasen in die Probe oder in
den Standard gelangen.
Abbildung 12: Schematische Darstellung einer Durchflusszelle
Verunreinigungen, die von einem Gefäss in ein anderes oder aus
dem Kalibrierstandard in die Probe gelangen, können zu falschen
Messwerten führen. Solche Verunreinigungen lassen sich durch Spülen
36
zwischen den einzelnen Messungen vermeiden. Um das Volumen
der Probe oder der Standardlösung zu verringern, das nach dem
Spülen entsorgt werden muss, können Sie die Zelle und Schläuche
zwischendurch mit deionisiertem Wasser spülen. Es werden die
folgenden Schritte empfohlen:
1.Gründliches Spülen mit deionisiertem Wasser (es wird eine grosse
Durchflussrate empfohlen)
2.Spülen mit der Probe oder dem Standard
3.Messen der Probe oder Kalibrieren mit Standardlösung
4.Erneut mit Punkt 1 beginnen
METTLER TOLEDO bietet zertifizierte Standardlösungen mit einer
Leitfähigkeit von 10 μS/cm und weniger. Diese Standards sind nur zum
Überprüfen des Messwertes bei Messungen mit geringer Leitfähigkeit
vorgesehen, da sie durch falsche Handhabung schnell beeinflusst
werden. Um für Kalibrierungen bei geringen Leitfähigkeitswerten
eine grösstmögliche Genauigkeit zu erreichen, sollte der Standard
mit 84 μS/cm verwendet werden. Die gleichmässige Linearität der
METTLER TOLEDO Messsysteme zwischen 84 μS/cm und geringen
Leitfähigkeitswerten bietet eine weitaus bessere Genauigkeit, als
normalerweise mit Standardlösungen erzielt werden kann, deren
Leitfähigkeit weniger als 84 μS/cm beträgt.
3.5 Wartung
und Lagerung
Leitfähigkeitssensoren erfordern nur wenig Wartung. Es sind lediglich
einige Punkte zu berücksichtigen. Der wichtigste Punkt ist, dass Sie
die Sauberkeit der Zelle gewährleisten müssen. Der Sensor sollte nach
jeder Messung mit deionisiertem Wasser gespült werden. Wurde der
Sensor einer Probe ausgesetzt, die nicht mit Wasser mischbar ist, sollte
er mit einem Lösemittel gespült werden, das mit Wasser mischbar
ist, beispielsweise Ethanol oder Aceton. Anschliessend ist der Sensor
mit deionisiertem Wasser gründlich zu spülen. Haben sich in der
Messzelle Feststoffe abgelagert, sind diese mit einem Wattestäbchen
und Reinigungslösung vorsichtig zu entfernen. Anschliessend muss der
Sensor mit deionisiertem Wasser gespült werden (Vorsicht: Sensoren
mit platinierten Polen dürfen nicht mechanisch gereinigt werden, da dies
die Sensoren beschädigen kann).
37
Praxis
Gereinigte Leitfähigkeitssensoren sollten wie folgt gelagert werden:
Kurzfristige Lagerung (< 1 Tag): trocken oder in deionisiertem Wasser
Langfristige Lagerung (> 1 Tag): trocken
Stellen Sie sicher, dass die Stecker frei von Feuchtigkeit und Schmutz
sind.
Im Gegensatz zu anderen elektrochemischen Sensoren, z. B. pHSensoren, altern Leitfähigkeitssensoren nicht. Aus diesem Grund ist
die Lebensdauer eines Leitfähigkeitssensors ausschliesslich von der
Handhabung abhängig. Die folgenden drei Punkte sollten Sie immer
berücksichtigen:
1.Um eine Beschädigung des Messgeräts durch statische Ladung zu
vermeiden, sollten Sie die Messzelle des Sensors nicht berühren.
Trennen Sie den Sensor vor der Reinigung immer von dem Messgerät.
2.Verwenden Sie für die Reinigung keine aggressiven Chemikalien oder
Hilfsmittel mit scheuernder Wirkung.
3.Verwenden Sie den Sensor nicht ausserhalb des empfohlenen
Temperaturbereichs. Dadurch kann der Sensor irreparabel beschädigt
werden.
3.6 Spezielle
Anwendungen
3.6.1 TDS
Der TDS-Wert (Total Dissolved Solids) entspricht dem Gesamtgewicht
der Feststoffe (Kationen, Anionen und nicht zerfallene gelöste Sub
stanzen) in einem Liter Wasser (mg/L). Dieser Parameter wird oft für die
Analyse von Wasser in unterschiedlichen Bereichen verwendet, z. B. in
der Zellstoff- und Papierindustrie, in Kühltürmen und Industriekesseln
sowie im Umweltbereich.
Traditionell wird der TDS-Wert durch ein gravimetrisches Verfahren
bestimmt. Ein definiertes Volumen einer Probe wird unter strengen
Laborbedingungen vollständig verdampft. Wenn die Probe trocken ist,
werden die Rückstände gewogen. Dies ist im Allgemeinen das beste
Verfahren, es ist jedoch sehr zeitaufwändig.
38
Die Bestimmung der Leitfähigkeit ist eine schnellere und einfachere
Alternative zur Bestimmung des TDS-Wertes. Die gemessene Leit
fähigkeit lässt sich durch Multiplikation mit einem TDS-Faktor in den
TDS-Wert umwandeln. Um zuverlässige Resultate zu erzielen, sind zwei
wichtige Punkte zu berücksichtigen:
• Leitfähigkeit wird nur durch Feststoffe verursacht, die Ionen produ
zieren, wenn sie in Wasser gelöst werden. Feststoffe, die keine Ionen
freisetzen, wirken sich nicht auf die Leitfähigkeit aus, beeinflussen
jedoch den tatsächlichen TDS-Wert einer Lösung. Dies lässt sich mit
hilfe von zwei Tassen Kaffee verdeutlichen, von denen eine Zucker
enthält, die andere hingegen nicht. Beide Flüssigkeiten besitzen eine
ähnliche Leitfähigkeit, der TDS-Wert des Kaffees mit Zucker ist jedoch
zirka 500 Mal höher.
• Gleiche Gewichte unterschiedlicher ionischer Feststoffe bewirken
unterschiedliche Leitfähigkeitswerte.
Salz
Leitfähigkeitsäquivalent
TDS-Faktor
NaCl
1 mg/L TDS = 2,04 µS/cm
0,49
Na2SO4
0,67
CaSO4
0,74
NaHCO3
0,91
Tabelle 8: Leitfähigkeitsäquivalent und TDS-Faktor unterschiedlicher Salze
Aus diesen beiden Gründen können zuverlässige TDS-Messungen mit
Leitfähigkeitsmessgeräten nur erzielt werden, wenn der Hauptteil der
gelösten Feststoffe ionisch ist. Dies gilt für natürliches Wasser und behandeltes Wasser. Des Weiteren sind TDS-Messungen nur genau,
solange die Zusammensetzung der Proben nur geringfügig variiert.
Der schwierigste Schritt bei einer TDS-Messung mit einem
Leitfähigkeitsmessgerät besteht darin, den verwendeten TDS-Faktor zu
bestimmen. Dafür gibt es unterschiedliche Ansätze:
• Durchführen einer Kalibrierung mit einem Standard mit einem
bekannten TDS-Wert oder mit einer Probe, deren TDS-Wert
gravimetrisch bestimmt wurde. Der TDS-Faktor wird wie folgt
berechnet:
39
Praxis
) ) facteur TDS   25C
(12) TDS (mg
R / L(T
(16)
RKCl (T )
Réchantillon (T )
(16) RT 
RKCl (T )
DE:
ZH:
(11) TDS  Faktor :
TDS
TDS 25C
(11)
(11)
 25C
gemessene
(in µS/cm)
TDS
(mg / L) Leitfähigkeit
TDS  Faktor
  25Cwird mit einem
(12) Die
Temperaturkorrekturmodus auf 25 °C korrigiert.
 25C durch ein einzelnes Salz
(12) • Nehmen wir an, dass die Leitfähigkeit
RProbe (Twird.
) Normalerweise wird für die TDS-Berechnung ein
verursacht
(16) RT 
TDS-Faktor
der auf dem Leitfähigkeitsäquivalent von
RKCl (Tverwendet,
)
R (T )(KCl) oder Natriumchlorid (NaCl) basiert (siehe
Kaliumchlorid
(16)
Anhang 6.3).
RKCl (T )
• Der TDS-Faktor für natürliches Wasser beträgt normalerweise 0,55
bis 0,70. Für diese Proben wird häufig ein TDS-Faktor von 0,65
verwendet.
TDS-Messungen
werden ebenso wie Leitfähigkeitsmessungen
DE:
durchgeführt. DasTDS
Messgerät korrigiert den Messwert mit dem gewählten
TDS  Faktor :
(11) Temperaturkorrekturmodus
auf die Referenztemperatur. Anschliessend
 25C
berechnet das Messgerät
den TDS-Wert mithilfe der folgenden Formel:
(12) TDS (mg / L)  TDS  Faktor   25C
(12)
Der TDS-Faktor ist eine zusätzliche Fehlerquelle. Aus diesem
R (T )
RKCl (T )
Leitfähigkeitsmessung.
Normalerweise beträgt der Fehler weniger
Probe
Grund
ist
der Fehler einer TDS-Bestimmung grösser als der einer
(16) R
T 
als 15%.
3.6.2 Konzentrationsmessungen
40
In binären Lösungen (ein Elektrolyt und Wasser) kann die Leitfähigkeit
zum Messen der Elektrolytkonzentration verwendet werden, weil die
Leitfähigkeit direkt proportional zur Konzentration ist. Jeder Elektrolyt
besitzt eine einzigartige Leitfähigkeitskurve (siehe Abbildung 13).
Bei den meisten Elektrolyten erreicht die Leitfähigkeitskurve einen
Maximalwert und fällt dann genauso wieder ab. Die Leitfähigkeit lässt
sich im ansteigenden oder im abfallenden Teil der Kurve bestimmen. Die
Leitfähigkeit kann nicht zum Messen der Konzentration in der Nähe des
Spitzenwertes der Kurve verwendet werden, da zwei unterschiedliche
Konzentrationswerte dieselbe Leitfähigkeit besitzen.
Abbildung 13: Vergleich der Leitfähigkeits- und Konzentrationskurven unterschiedlicher
Elektrolyte
Für Konzentrationsmessungen muss die Leitfähigkeit der Lösung als
Funktion der Konzentration des entsprechenden Elektrolyts bekannt
sein. Diese Daten sind der Literatur zu entnehmen oder durch
Labormessungen zu bestimmen. Es wird empfohlen, die Kalibrierung
und Messungen bei einer konstanten Temperatur durchzuführen, weil
sich die Form der Kurve mit der Temperatur ändert. Es muss eine
messbare Leitfähigkeitsänderung im Konzentrationsbereich erfolgen und
die Leitfähigkeit muss in diesem Bereich steigen oder abfallen (siehe
Abbildung 14). Jeder Messbereich erfordert eine separate Bestimmung
der Steilheit und des Schnittpunkts.
41
Praxis
Abbildung 14: Vergleich der Leitfähigkeits- und Konzentrationskurve mit Messbereichen von
NaOH
Für Konzentrationsmessungen muss zuvor eine Kalibrierung mit zwei
oder mehreren Standards mit bekannter Konzentration durchgeführt
werden. In diesem Leitfaden wird nur die Zweipunkt-Kalibrierung be
schrieben. Der erste Schritt ist die Messung der Leitfähigkeit der beiden
Standardlösungen mit einer bekannten Konzentration. Anschliessend
12.
// L
factor

C
12. TDS
TDS ((mg
mg
L)) 
derTDS
TDS
factorGleichungen

 25
werden
mithilfe
folgenden
die Steilheit (Gleichung 13)
25C
und der Schnittpunkt (Gleichung 14) der Kalibrierkurve berechnet:
yy2 
 yy11
13.
13. m
m
 2
xx2 
x1
2  x1
14.
14. b
b
 yy11 
m
m
 xx11
(13)
(14)
mSteilheit
(( yy 
 bb))
von Standard 1 und 2
15.
15. yxx1,
y2 Leitfähigkeit
m
m
x1, x2 Konzentration
von Standard 1 und 2
bSchnittpunkt
5
5
(T  15)
5
5
(T  15)
j/2 
j/2
bb j R

SS einem
16.
jR
T
T
 aazweiten
Schritt
16. In
die) Leitfähigkeit
der Probe gemessen
j RT
j RT
1  k (wird
T  15


j/2
j 0


1  k (T  15)
j/2
j 0
j 0
j 0
und anschliessend
mithilfe der folgenden
Gleichung die Konzentration
Verweis
Verweis im
im Text
Text muss
muss angepasst
angepasst werden
werden (see
(see equation
equation 16)
16)
berechnet:
42
R
RSample((T
T ))
R
 RSample(T )
RTT 
RKCl
KCl (T )
a
a00 =
= 0.0080
0.0080
b
b00 =
= 0.0005
0.0005
a1 = -0.1692
b1 = -0.0056
kk =
= 0.00162
0.00162
FR:
TDS
y TDS
y1 :
(11) facteur
13. m  2

x2  x1
25C
(12) TDS (mg / L)  facteur TDS   25C
14. b  y1  m  x1
(16)
15.
16.
ZH:
( yRéchantillo
b) n (T )
xRT  R (T ) m KCl
y
x
(15)
Leitfähigkeit der Probe
(T Probe
15)
Konzentration
der
j/2
5
S   a j RT

j 0
5
b R
1  k (T  15)
j 0
j
j/2
T
TDS
3.6.3 Salinität
Messgrösse
ohne Einheit,
die dem
Verweisistimeine
Text
muss angepasst
werden
(seeGewicht
equation 16)
(11) Die Salinität (S)
gelöster Salze in25Meerwasser
entspricht. Die Salinität wird unter

C
R
(T )
schiedlich
definiert. Normalerweise wird die Definition UNESCO 1978
RT  Sample
RKClAuch
(T ) wenn die Salinität ein Wert ohne Einheit ist, wird häufig
verwendet.
(12)
12. TDS
(mg psu
/ L) (Practical
 TDS factor
Unit)
die Einheit
Salinity
25
C
25
C verwendet. Die Salinität errechnet
k = 0.00162
0 = 0.0080
0 = 0.0005 zwischen einer
sich aaus
einer empirischenbBeziehung
Meerwasserprobe
und aeiner
KCl-Lösung
(32,4356 g/kg)
bei
einer
Temperatur
von 15 °C
b1 = -0.0056
y1 2=R-0.1692
y1 (T )
und
Standardatmosphärendruck.
Wenn
das
Verhältnis
der
beiden
13. m 
(16)
ax
=R
b2 = -0.0066
25.3851
x1 (T ) 1 ist, beträgt
22
Leitfähigkeitswerte
die Salinität genau 35. Mit anderen
KCl
Worten
entspricht
1 psu
ungefähr
dem Salzgehalt von 1 g/L.
a3 = 14.0941
b3 = -0.0375
14. b  ay41 =-7.0261
m  x1
b4 = 0.0636
Die Formel ist ziemlich komplex (Gleichung 16), jedoch führt das
a5 = 2.7081
b5 =eigenständig
-0.0144
alle Berechnungen
durch. Wird der Salinitäts
DE: Messgerät
( y des
 b)Leitfähigkeitsmessgeräts
modus
gewählt,
erfolgen
alle.67869
Messungen
0.08996: TDS
 28.2929729 R  12.80832
R 2  10
R 3  5.98624 R
17.
15. S
xTDS
 Faktor
ppt
(11)
in Formmeiner Leitfähigkeitsmessung.

25C
5
5
2
5
j/2
18.
R
 RT(mg
( R(TT1Faktor
)15
(T)  15)(b96
.7j / 2 72.0 RT  37.3 RT  (0.63  0.21 R
)R
(12)

T TDS
STDS
aj10
R/TL
16. (16)
25
CT
jR

j 0
1  k (T  15)

j 0
1 Verweis im Text muss angepasst werden (see equation 16)
19.   R
(T )
(16) RT  RProbe
(T )
(
RT  RSample
KCl T )
RKCl (T )




1
2
a0 m
= 0,0080
= 0,00162
  0k.35
 
/ m)  0.006   b0 = 0,0005
 
20. %(
 (T  20)  k = 0.00162
 1  0b.026
 1  0.026  (T  20) 
a = 0.0080
= 0.0005
0
a1 = -0,1692
b1 =0 -0,0056
a2 =a25,3851
1 = -0.1692
b2b= =-0,0066
-0.0056
 1
 

1
2
 b3b= =-0,0375
  
 K
/
V
)

0
.
0018

21. %(
= 14,0941
a3 m
a2 = 25.3851
-0.0066
2
.023  (T  20)   1  0.023  (T  20) 
 1b4 0
a4 = -7,0261
= 0,0636
a3 = 14.0941
a5 = 2,7081
a4 = -7.0261
a5 = 2.7081
Anhhang:
17. S ppt
b3 = -0.0375
b5 = -0,0144
b4 = 0.0636
b5 = -0.0144
 0.08996  28.2929729 R  12.80832 R 2  10.67869 R 3  5.98624 R
43
2
18. R  RT  10 5 RT ( RT  1) (T  15) (96.7  72.0 RT  37.3 RT  (0.63  0.21 R
12. TDS (mg / L)  TDS factor   25C
j yR1Tj / 2  (T  15)
16. S  y 2 a
13.
m
1  k (T  15)
5
Praxis

x  x1
j 0
2
5
b R
j 0
j
j/2
T
Verweis im Text muss angepasst werden (see equation 16)
RSample(T )
14. bR
y1  m  x1
T 
RKCl (T )
( y  b)
15. x  a0 = 0.0080
m
a1 = -0.1692wird
Manchmal
16.
b0 = 0.0005
k = 0.00162
b1 = die
-0.0056
noch
ältere
Definition der natürlichen Meerwasserskala
a52 = 25.3851
b2 = -0.0066
(UNESCO
1966b)
verwendet.
Die Salinität Sppt einer Probe in ppt (Parts per
5
(

15
)
T
j/2

S  a=a14.0941
 b j RTj / 2 wird mithilfe der folgenden Formel für eine
j RT
= -0.0375
3
Thousand,
Teile
Tausend)
1  k pro
(T b315
) j 0
j 0
a4 =Verweis
-7.0261Tim=Text
b4 = 0.0636
Temperatur
15 °C
bei
Standardatmosphärendruck
verwendet:
muss
angepasst
werden (see equation 16)
(T )
a R= 2.7081
b5 = -0.0144
RT  5 Sample
R
(
T
)
KCl
17. S ppt  0.08996  28.2929729 R  12.80832 R 2  10.67869 R 3  5.98624 R 4  1.32311 R 5
a0 = 0.0080
b0 = 0.0005
(17)
k = 0.00162
R=
Probe/ mit T =15 °C
2
2
Probe = Leitfähigkeit der Probe
a2 = 25.3851
b2 = -0.0066
 1 = 42,914 mS/cm (Leitfähigkeit von kopenhagener
19.  a3 = 14.0941
b3 = -0.0375

Meerwasser-Standard)
18. R aR1 T= -0.1692
10 5 RT ( RT  1)b(1T= -0.0056
15) (96.7  72.0 RT  37.3 RT  (0.63  0.21RT ) (T  15))
a4 = -7.0261
b4 = 0.0636




1
2
  0.35  
  K
 0.006   b5 = -0.0144
20. %(ma5/ =m2.7081
Erfolgt)die
Messung
der (Leitfähigkeit
nicht
10 °C
1  0.026
T  20) 
1  0.bei
026 315 °C,
(T  20)kann
2


 R 4  1für
.32311 R 5
17. S ppt  0.08996  28.2929729 R  12.80832 R  10.67869 R  5.98624
< 31 °C die Gleichung 18 verwendet werden:


 


1
2

 K
21. %(m / V )  0.0018  
1  0.023  (T  20)   1  0.023  (2T  20) 
2
18. R  RT  10 5 RT ( RT  1) (T  15) (96.7  72 .0RT  37.3 RT  (0.63 0.21 RT ) (T  15))
1

19. RT=

Probe
<T
(18)
(T) /  (T)
Anhhang:


1
das
2
3.6.4 Ultrareines20. %(
Wasser
bei der Produktion
von
Pharmaka
am häufigsten ver
m / m) ist
0.006
 1  0.026  (T  20)   0.35   1  0.026  (T  20)   K



Wasser wendete Rohmaterial.
Für die Verwendung von Wasser schreiben die
Pharmakopöenunterschiedliche
vor, deren Ein
 Qualitätsspezifikationen


1
2
  
  K
21. %(m / V )  0.0018  
haltung die Pharmahersteller
nachweisen
müssen.
Die
Leitfähigkeit
ist
 1  0.023  (T  20)   1  0.023  (T  20) 
einer der wichtigsten Parameter, da sie die Überwachung aller ionischen
Verunreinigungen ermöglicht. Abhängig vom Land und der erforderlichen
Wasserqualität weichen die Spezifikationen leicht voneinander ab.
Anhhang:
Die wichtigsten Pharmakopöen sind:
US-amerikanische Pharmakopöe: USP
Europäische Pharmakopöe:
EP
Japanische Pharmakopöe:
JP
Chinesische Pharmakopöe:
ChP
Indische Pharmakopöe:
IP
In den vergangenen Jahren wurden die Spezifikationen teilweise har
monisiert, jedoch bestehen weiterhin Unterschiede. Tabelle 10 bietet
eine Übersicht der Leitfähigkeitsspezifikationen für zwei unterschiedliche
Wasserqualitäten.
44
Leitfähigkeit
(µS/cm
bei 25 °C)
USP
EP
JP
ChP
IP
Reinwasser
1,3 µS/cm
(3. Stufe)
5,1 µS/cm
(1. Stufe)
Online:
1,3 µS/cm
Offline:
2,1 µS/cm
5,1 µS/cm
(1. Stufe)
1,3 µS/cm
(3. Stufe)
Wasser für
Injektionszwecke
1,3 µS/cm
(3. Stufe)
1,3 µS/cm
(3. Stufe)
Online:
1,3 µS/cm
Offline:
2,1 µS/cm
1,3 µS/cm
(3. Stufe)
1,3 µS/cm
(3. Stufe)
Tabelle 10: Übersicht über die in unterschiedlichen Pharmakopöen angegebenen
Leitfähigkeitsgrenzen
Messgeräteanforderungen
Spezifikation
USP-, EP-, JP-, ChP- und IP-Anforderungen
Genauigkeit des
Leitfähigkeitssensors und der
Zellkonstante
Die Zellkonstante muss über eine bekannte
Genauigkeit von ± 2% verfügen.
Überprüfung durch:
– Direkte Methode mit einer Lösung mit
einer bekannten Leitfähigkeit (zertifizierter
Leitfähigkeits-Standard).
– Indirekte Methode: Vergleich mit einer Zelle
mit einer bekannten oder einer zertifizierten
Zellkonstante.
Elektrodenmaterial
Geeignetes Material
Kalibrierung des
Leitfähigkeitsmessgeräts
Die Leitfähigkeitszelle wird durch einen
rückverfolgbaren Widerstand entsprechend
NIST (oder einer vergleichbaren nationalen
Behörde) ausgetauscht. Der Messwert muss
bis auf ± 0,1% dem angegebenen Wert
entsprechen.
Auflösung des Instruments
0,1 µS/cm
Genauigkeit des Instruments
(bei 1,3 µS/cm)
0,1 µS/cm
Temperaturkompensation
Keine
Temperaturgenauigkeit
± 2 °C
Tabelle 11: Anforderungen an das Leitfähigkeitsmessgerät
45
Praxis
Der am häufigsten verwendete Test ist die dreistufige Methode
entsprechend USP <645>, die im folgenden Abschnitt ausführlich
beschrieben wird.
Dreistufige Methode für <645>
Diese Methode umfasst drei Stufen mit unterschiedlichen Messungen.
Der Test wird bei der ersten erfolgreichen Stufe beendet. Wenn alle drei
Stufen fehlschlagen, erfüllt das Wasser die Anforderungen nicht. Die
allgemeinen Anforderungen für das Leitfähigkeitsmessgerät sind in
Tabelle 11 aufgeführt.
WICHTIG: Schalten Sie die Temperaturkorrektur aus.
Stufe 1
Messen Sie die nicht temperaturkorrigierte Leitfähigkeit und die
Temperatur. Die Messung kann online (mit Durchflusszelle) oder
offline (mit Probenflasche) erfolgen. Runden Sie die Temperatur ab
auf das nächste 5 °C-Intervall. Schlagen Sie den Grenzwert für Stufe 1
für diese Temperatur nach (siehe Tabelle 12). Wenn die gemessene
Leitfähigkeit den Grenzwert in der Tabelle nicht überschreitet, erfüllt das
Wasser die Anforderungen für <645>. Ist die Leitfähigkeit höher als der
Tabellenwert, fahren Sie mit Stufe 2 fort.
46
USP <645> Stufe 1 – Anforderungen
Für Leitfähigkeitsmessungen ohne Temperaturkompensation
Temperatur
(°C)
Maximale
Leitfähigkeit (µS/cm)
Temperatur
(°C)
Maximale
Leitfähigkeit (µS/cm)
0
0,6
55
2,1
5
0,8
60
2,2
10
0,9
65
2,4
15
1,0
70
2,5
20
1,1
75
2,7
25
1,3
80
2,7
30
1,4
85
2,7
35
1,5
90
2,7
40
1,7
95
2,9
45
1,8
100
3,1
50
1,9
Tabelle 12: Stufe 1 – Maximale Leitfähigkeitsgrenzen
Stufe 2
Stellen Sie die Temperatur der Probe auf 25 ± 1 °C ein und rühren oder
mischen Sie diese, bis die Leitfähigkeit nicht mehr steigt und sich bei
Umgebungstemperatur ein Gleichgewicht einstellt. Der Messwert darf
2,1 µS/cm nicht überschreiten.
Stufe 3
Geben Sie gesättigte KCl-Lösung (0,3 mL/100 mL) zu der Probe aus
Stufe 2 hinzu und messen Sie den pH-Wert. Der Leitfähigkeitswert
aus Stufe 2 darf die zulässige Leitfähigkeit für diesen pH-Wert nicht
überschreiten (siehe Tabelle 13).
47
Praxis
USP <645> Stufe 3 – Anforderungen für pH- und Leitfähigkeitsmessungen
pH
Maximale Leitfähigkeit (µS/cm)
5,0
4,7
5,1
4,1
5,2
3,6
5,3
3,3
5,4
3,0
5,5
2,8
5,6
2,6
5,7
2,5
5,8
2,4
5,9
2,4
6,0
2,4
6,1
2,4
6,2
2,5
6,3
2,4
6,4
2,3
6,5
2,2
6,6
2,1
6,7
2,6
6,8
3,1
6,9
3,8
7,0
4,6
Tabelle 13: Stufe 3 – Maximale Leitfähigkeitsgrenzen
3.6.5 Spezifischer
Widerstand
48
Bei der Messung geringer Leitfähigkeitswerte, wie die Prüfung von
ultrareinem Wasser oder organischen Lösemitteln, wird der Widerstand
einem Leitfähigkeitswert manchmal vorgezogen. Der Widerstand ist der
Kehrwert der Leitfähigkeit (Gleichung 19). Die Leitfähigkeit von reinem
Wasser beträgt 0,055 μS/cm, was einem Widerstand von 18,18 MΩ cm
entspricht.
a4 = -7.0261
b4 = 0.0636
a5 = 2.7081
b5 = -0.0144
17. S ppt  0.08996  28.2929729 R  12.80832 R 2  10.67869 R 3  5.98624 R
2
18. R  RT  10 5 RT ( RT  1) (T  15) (96.7  72.0 RT  37.3 RT  (0.63  0.21 R
12. TDS (mg / L)  TDS factor   25C
19.  
13. m 
1
y
2  y1
(19)
x2  x1
 = Widerstand
[MΩ • cm]






1
2
  0.35  
 
20. %(m / m)  0.006  
b  yAschegehalt
1

0
.
026

(

20
)
1
0
.
026
T


1  m  x1
3.6.6 Leitfähig-14. Der
ist ein wichtiger Qualitätsparameter
für Zucker und (T  20) 

keitsasche seine Vorläufer, um die Menge anorganischer Verunreinigungen zu
( y  b) Nach der Veraschung
Zuckerprodukten
bei 550 °C

 

von
2
15. bestimmen.
x
1
  
 K
/ V )  0.0018  
21. %(m m
werden die festen Rückstände
gewogen,
um
den
Aschegehalt
zu(T  20) 
1

0
.
023

(

20
)
1
0
.
023
T



 

bestimmen.
Ähnlich wie bei
TDS-Messungen bietet die Leitfähigkeit eine
5
5
(T  15)
j/2
j/2

S  ajR
16. deutlich
schnellere
Alternative,
den Aschegehalt abzuschätzen. Wird
 b j Rum
T
T
1  k (T  15) j 0
j 0
der Aschegehalt
anhand
der
Leitfähigkeit
bestimmt, spricht man von
Verweis im Text muss angepasst werden (see equation 16)
Leitfähigkeitsasche.
Die
ICUMSA
(International
Commission for Uniform
R
(T )
RT  Sample
Methods
of
Sugar
Analysis)
hat
zwei
Standards
für die Bestimmung von
RKCl (T )
Anhhang:
Leitfähigkeitsasche definiert. Eine bestimmte Menge der Zuckerprobe
k = 0.00162
0 = 0.0005
wirda0in= 0.0080
einer exaktenbMenge
deionisiertem
Wasser mit einer bekannten
a1 = -0.1692gelöst. Anschliessend
b1 = -0.0056
Leitfähigkeit
wird die Leitfähigkeit der Lösung
a2 = 25.3851
b2 = -0.0066
gemessen.
Die Temperatur
der Lösung muss 15 °C bis 25 °C betragen.
a3 = 14.0941
= -0.0375
SevenExcellence
undb3SevenCompact
bieten einen speziellen Modus
für Leitfähigkeitsasche,
der
das
Resultat
direkt in Prozent ausgibt. Mit
a4 = -7.0261
b4 = 0.0636
anderen
Messgeräten
lässt
sich
das
Resultat
anhand der folgenden
a5 = 2.7081
b5 = -0.0144
2
Formeln
berechnen:
17. S ppt  0.08996  28.2929729 R  12.80832 R  10.67869 R 3  5.98624 R 4  1.32311 R 5
• ICUMSA GS2/3-17 für raffinierte Zuckerprodukte:
2
2
5
18. R 
RT  10
( RT der
1) (TProbe
 15) (96
 72.0 deionisiertem
RT  37.3 RT  (0
.63  0.21
RT einer
) (T  15))
Lösen
vonRT28 g
in.7100 g
Wasser
mit
bekannten
Leitfähigkeit. Die Berechnung der Leitfähigkeitsasche
1
erfolgt
mithilfe
der folgenden Formel:

19.  



1
2
  0.35   1  0.026  (T  20)   K
1

0
.
026

(
T

20
)





20. %(m / m)  0.006  
(20)
 

1
2
  
  K
 1  0.023  (T  20)   1  0.023  (T  20) 

21. %(m / V )  0.0018  
Anhhang:
49
Praxis
a2 = 25.3851
b2 = -0.0066
a3 = 14.0941
b3 = -0.0375
a4 = -7.0261
b4 = 0.0636
a5 = 2.7081
b5 = -0.0144
17. S ppt  0.08996  28.2929729 R  12.80832 R 2  10.67869 R 3  5.98624 R 4  1.32311 R 5
2
2
18. R  RT  10 5 RT ( RT  1) (T  15) (96.7  72.0 RT  37.3 RT  (0.63  0.21 RT ) (T  15))
• ICUMSA GS 1/3/4/7-13 für Rohzucker, braunen Zucker, Saft, Sirup und
1
19.  Melasse:

Lösen von 5 g der Probe in 100 mL deionisiertem Wasser mit einer


 der Leitfähigkeitsasche

1 Die Berechnung
2
bekannten Leitfähigkeit.
  0.35  
20. %(m / m)  0.006  
  K
1  0folgenden
.026  (T  20
) 
1

0
.
026

(
T

20
)
erfolgt mithilfeder
Formel:


 

1
2
  
  K
 1  0.023  (T  20)   1  0.023  (T  20) 

21. %(m / V )  0.0018  
(21)
1: Leitfähigkeit der Lösung in µS/cm
2: Leitfähigkeit des verwendeten deionisierten Wassers in µS/cm
Anhhang:
T: Temperatur in °C (muss 15 °C bis 25 °C betragen)
K:Zellkonstante
3.6.7 Bioethanol
Bioethanol kann in Spuren ionische Verunreinigungen enthalten.
Diese Verunreinigungen erhöhen das Risiko von Korrosion, die bei der
Verwendung als Kraftstoff oder als Teil einer Kraftstoffmischung zu
Motorschäden führen kann. Die Leitfähigkeit ist ein nicht spezifischer
Summenparameter, der mit der Konzentration und Mobilität aller Ionen
in einer Lösung in Verbindung steht. Je höher die Leitfähigkeitsstufe,
desto höher ist der Gehalt korrosiver Ionen im Kraftstoff. Die für solche
Bestimmungen erforderliche Ausrüstung ist nicht teuer und auch vor Ort
einfach einsetzbar. Somit ist die Leitfähigkeit ein wichtiger Indikator für
die Gesamtqualität von Bioethanol.
Ein wichtiger Standard für Leitfähigkeitsmessungen in Bioethanol ist
die Norm NBR 10547 (Ethanolkraftstoff – Bestimmung der elektrischen
Leitfähigkeit), die von der ABNT (brasilianische Organisation für
technische Normen) festgelegt wurde. Um die Leitfähigkeit entsprechend
diesem Standard zu messen, sind die folgenden Punkte zu beachten:
Gerät:
• Leitfähigkeitsmessgerät mit einer minimalen Auflösung von 1 µS/m
(0,01 µS/cm).
• Leitfähigkeitsmesszelle aus Platin mit einer Zellkonstante von
0,10 ± 0,02 cm-1 einschliesslich integrierter oder externer
Temperatursonde mit einer Auflösung von 0,1 °C.
50
• Thermostat zum Einstellen der Temperatur der Probe auf 25 ± 0,1 °C.
• Zertifizierter Leitfähigkeits-Standard mit einer Leitfähigkeit von
500 µS/m (5 µS/cm) oder geringer.
• Probengefäss aus Glas, Kunststoff oder Edelstahl.
Kalibrierung:
Für die Kalibrierung ist der Temperaturkorrekturmodus des
Leitfähigkeitsmessgeräts auszuschalten. Die Temperatur der
Standardprobe wird mit dem Thermostat auf 25 °C eingestellt.
Vorsichtig rühren, bis ein Temperaturgleichgewicht erreicht ist. Das
Rühren beenden und nach zwei Minuten die Leitfähigkeit ablesen.
Die Probentemperatur muss 25 ± 0,5 °C betragen. Die resultierende
Zellkonstante muss zwischen 0,08 und 0,12 cm-1 liegen.
Messung:
Für die Messung gibt es zwei Möglichkeiten:
• Einstellen der Temperatur der Probe auf 25 ± 0,5 °C.
• Verwenden des linearen Temperaturkorrekturmodus mit einem
Temperaturkoeffizienten von 2,2%/°C.
Die Probe vorsichtig rühren, bis eine gleichmässige Temperatur erreicht
ist. Das Rühren beenden und nach zwei Minuten die Leitfähigkeit
ablesen. Um die Spezifikationen zu erfüllen, muss das Resultat kleiner
oder gleich 500 µS/m (5 µS/cm) sein.
51
Häufig gestellte Fragen
4 Häufig gestellte Fragen
Wie wähle ich den richtigen Sensor aus?
Die folgenden drei Kriterien helfen Ihnen, den richtigen Sensor
auszuwählen.
1.Chemische Stabilität: Zwischen dem Sensormaterial und der Probe
darf keine chemische Reaktion stattfinden.
2.Konstruktion:
Zweipoliger Sensor: Am besten für die Messung geringer
Leitfähigkeitswerte geeignet
Vierpoliger Sensor: Am besten für die Messung mittlerer bis hoher
Leitfähigkeitswerte geeignet
3.Zellkonstante: Verwenden Sie einen Sensor mit einer niedrigen
Zellkonstante (0,01–0,1 cm-1) für die Messung niedriger
Leitfähigkeitswerte und einen Sensor mit einer höheren Zellkonstante
(0,5–1,0 cm-1) für die Messung mittlerer bis hoher Leitfähigkeitswerte.
Unter www.electrodes.net finden Sie alle erforderlichen Informationen
über die Sensoren von METTLER TOLEDO.
Worin besteht der Unterschied zwischen einer nominale Zell
konstante und einer zertifizierten Zellkonstante?
Die Zellkonstante kann aufgrund des Produktionsprozesses variieren.
Die nominale Zellkonstante besitzt eine Genauigkeit von ± 20% und hilft
Ihnen bei der Auswahl des richtigen Sensors. Sie ist zu ungenau und
kann für Leitfähigkeitsmessungen nicht verwendet werden. Sensoren mit
einer nominale Zellkonstante müssen zuerst kalibriert werden.
Zertifizierte Zellkonstanten werden direkt nach dem Herstellungsprozess
im Werk mit einer Rückverfolgbarkeit entsprechend ASTM und NIST
bestimmt. Mit einer maximalen Unsicherheit von ± 2% sind diese
Konstanten genau genug und können für Leitfähigkeitsmessungen
verwendet werden. Eine zertifizierte Zellkonstante ist im Qualitätszertifikat
und auf dem Sensorkabel angegeben und auch im Chip des ISMSensors gespeichert.
52
Wann muss ich eine Kalibrierung oder Überprüfung durchführen?
Ist die exakte Zellkonstante nicht bekannt, ist eine Kalibrierung
erforderlich. Ist die genaue Zellkonstante bekannt, reicht eine
Überprüfung aus. Dies ist bei Sensoren mit einer zertifizierten
Zellkonstante oder bei Sensoren der Fall, die zuvor kalibriert wurden.
Welchen Temperaturkorrekturmodus sollte ich verwenden?
Abhängig von der gemessenen Probe sollten Sie unterschiedliche
Temperaturkorrekturmodi verwenden:
Linear:
Lösungen mit mittlerer bis hoher Leitfähigkeit
(korrekten -Wert verwenden)
Nicht-linear:
Natürliches Wasser
Reines Wasser: Ultrareines Wasser
Keine Korrektur:Temperaturgeregelte Proben; Leitfähigkeitsmessungen
entsprechend bestimmten Standards (z. B. USP <645>)
Sollte die Probe für die Leitfähigkeitsmessung gerührt werden?
In nicht gerührten Lösungen ist eine Messdrift möglich. Im Allgemeinen
werden Leitfähigkeitsmessungen in gerührten Proben bevorzugt. Die
Ausnahme sind Proben mit geringer Leitfähigkeit, bei denen durch
das Rühren Luft in die Probe gelangen und eine Kontamination mit
Kohlendioxid erfolgen kann.
WICHTIG: Verwenden Sie für die Kalibrierung oder Überprüfung und für
die Messung dieselben Rührbedingungen.
Wie reinige ich einen Leitfähigkeitssensor?
Der Sensor sollte nach jeder Messung mit deionisiertem Wasser
gespült werden. Wurde der Sensor einer Probe ausgesetzt, die nicht
mit Wasser mischbar ist, sollte er mit einem Lösemittel gespült werden,
das mit Wasser mischbar ist, beispielsweise Ethanol oder Aceton.
Anschliessend ist der Sensor mit deionisiertem Wasser gründlich
zu spülen. Haben sich in der Messzelle Feststoffe abgelagert, sind
diese mit einem Wattestäbchen und Reinigungslösung vorsichtig zu
entfernen. Anschliessend muss der Sensor mit deionisiertem Wasser
gespült werden (Vorsicht: Sensoren mit platinierten Polen dürfen nicht
mechanisch gereinigt werden, da dies die Sensoren beschädigen kann).
53
Glossar
Wie wird ein Leitfähigkeitssensor gelagert?
Gereinigte Leitfähigkeitssensoren sollten wie folgt gelagert werden:
Kurzfristige Lagerung (< 1 Tag): trocken oder in deionisiertem Wasser
Langfristige Lagerung (> 1 Tag): trocken
Wie lange sind zertifizierte Leitfähigkeits-Standards lagerfähig?
METTLER TOLEDO garantiert die Qualität ungeöffneter Standardlösungen
für zwei Jahre ab dem Herstellungsdatum. Standards mit einem
Leitfähigkeitswert unter 100 µS/cm besitzen eine kürzere Lagerfähigkeit
(84 µS/cm: 1 Jahr, 10 µS/cm: 6 Monate). Das Verfallsdatum ist auf
dem Produktetikett angegeben. Die Garantie gilt bis zum letzten Tag des
angegebenen Monats.
Wie lang ist die allgemeine Lebenserwartung eines Sensors mit
einer zertifizierten Zellkonstante?
Leitfähigkeitssonden altern im Gegensatz zu pH-Elektroden nicht. Ihre
Lebensdauer ist unbegrenzt, sofern die Messzelle nicht durch aggressive
Chemikalien, falsche Handhabung, mechanische Beschädigung
oder Verschmutzung angegriffen wird. Die Lebensdauer hängt im
Wesentlichen von der Verwendung und Handhabung des Sensors ab.
Durch ordnungsgemässe Reinigung und Lagerung wird die Lebensdauer
des Sensors verlängert.
Kann die Leitfähigkeit in nicht wässrigen Lösungen gemessen
werden?
Ja, dies ist möglich. Organische Substanzen besitzen ebenfalls
dissoziative Eigenschaften. Organische Verbindungen wie Benzol,
Alkohole und Erdölprodukte besitzen im Allgemeinen eine sehr geringe
Leitfähigkeit. Es ist zu beachten, dass eine erhöhte Leitfähigkeit
auf eine erhöhte ionische Kontamination und/oder einen erhöhten
Wassergehalt hindeuten kann, was eine verstärkte Dissoziation bewirkt.
Leitfähigkeitsmessgeräte von METTLER TOLEDO wurden vorwiegend
für wässrige Proben oder nicht wässrige Proben mit einem geringen
Wassergehalt entwickelt. Vor dem Messen nicht wässriger Proben
ist zuerst die Beständigkeit des Sensormaterials gegenüber der
organischen Substanz zu prüfen.
54
5Glossar
Anion:
Ein negativ geladenes Ion.
Elektrode:
Synonym für Pol.
Elektrolyt:
Wässrige Lösung aus Säuren, Basen oder
Salzen, die Elektrizität leiten können.
Feldeffekte:
Der Teil des Messfeldes, der ausserhalb
des geometrischen Raums der Messzelle
liegt. Werden die Feldlinien behindert (z. B.
durch die Gefässwand), wird die Messung
beeinflusst.
Gleichstrom (DC):
Fluss elektrischer Ladung in nur eine
Richtung.
Ion:
Ein Atom oder Molekül mit einer elektrischen
Ladung, die aufgrund aufgenommener oder
abgegebener Elektronen positiv (Kation)
oder negativ (Anion) ist.
Kalibrierung:
Empirische Bestimmung der Zellkonstante
durch Messen einer Standardlösung.
Kation:
Ein positiv geladenes Ion.
Leitwert G [S]:
Die Fähigkeit eines Materials, Elektrizität zu
leiten. Dies ist der Kehrwert des elektrischen
Widerstands.
Leitfähigkeit  [µS/cm]:
Leitwert einer standardisierten Zelle. Der
gemessene Leitwert wird mit der Zell
konstante multipliziert, um die Leitfähigkeit
( = G*K) zu berechnen.
Messunsicherheit:
Bereich möglicher Werte, in dem der
tatsächliche Messwert mit einer definierten
Wahrscheinlichkeit liegt.
Messzelle:
Die zwei oder vier Pole werden zusammen
als Messzelle bezeichnet.
Pol:
Einer von zwei oder vier Polen, an die ein
Strom angelegt wird, um die Leitfähigkeit zu
messen. Der Pol hat direkten Kontakt mit der
55
Glossar
Probenlösung und bildet zusammen mit den
anderen Polen die Messzelle. Ein Pol wird
auch als Elektrode bezeichnet.
Polarisation:
Das Anlegen eines elektrischen Stroms an
Elektroden in einer Lösung kann zu einer
Akkumulation von Ionenspezies nahe der
Elektrodenoberflächen führen. Dadurch
entsteht an der Elektrodenoberfläche ein
Polarisationswiderstand, der zu falschen
Messresultaten führen kann.
Qualitätszertifikat:
Bestätigt, dass ein Produktsystem oder ein
Teil davon innerhalb definierter Toleranzen
einer gewünschten Qualität entspricht und
dass die Rückverfolgbarkeit innerhalb des
gesamten Produktionsprozesses garantiert
ist.
Referenztemperatur:
Leitfähigkeitsmessungen sind stark
temperaturabhängig. Die Messwerte werden
mithilfe eines Temperaturkorrekturmodus
in eine Referenztemperatur umgewandelt
(normalerweise 20 °C oder 25 °C). Dadurch
werden die Resultate vergleichbar.
Salinität:
Die Konzentration löslicher Mineralien
(hauptsächlich Salze der Alkalimetalle oder
von Magnesium) in Wasser.
Spezifischer Widerstand Der spezifische Widerstand ist  [MΩ·cm]:
die umgekehrte Leitfähigkeit( = 1 / ).
Der spezifische Widerstand wird in An
wendungen mit niedrigen Leitfähigkeits
werten manchmal der Angabe des Leit
fähigkeitswerts vorgezogen, beispielsweise
bei Messungen in ultrareinem Wasser oder
organischen Lösemitteln.
56
Standardlösung:
Eine Lösung mit einer genau bekannten
Menge einer Substanz oder in diesem Fall
einer exakt bekannten Leitfähigkeit.
TDS [mg/L]:
Der TDS-Wert (Total Dissolved Solids,
insgesamt gelöste Feststoffe) beschreibt
die Menge aller gelösten, nicht flüchtigen
Substanzen in einer Flüssigkeit und
wird normalerweise in mg/L oder ppm
ausgedrückt.
Temperaturkorrektur- modus: Methode zum Umwandeln des Messwertes
mit einer ausgewählten Gleichung in die
gewünschte Referenztemperatur. Eine An
passung der Probentemperatur ist dann
nicht mehr erforderlich.
Überprüfung:
Prüfen des Leitfähigkeitsmesswertes durch
Messen einer Standardlösung.
Verschmutzung:
Bildung einer gelartigen Schicht, gallert
artiger Massen oder Bakterienwachstum
in der Messzelle. Diese Ablagerungen
wirken sich negativ auf das Ergebnis der
Leitfähigkeitsmessung aus.
Wechselstrom (AC):
Fluss elektrischer Ladung, der in
periodischen Abständen die Richtung
umkehrt.
Widerstand Ω [Ohm]:
Die Eigenschaft eines Leiters, den Stromfluss
durch den Leiter zu behindern.
Zellkonstante K [cm-1]:
Theoretisch: K = l / A, Das Verhältnis des
Elektrodenabstands (l) zur effektiven Quer
schnittsfläche des Elektrolyts zwischen den
Polen (A). Die Zellkonstante wird verwendet,
um den Leitwert in die Leitfähigkeit um
zuwandeln und wird durch Kalibrierung
ermittelt. Die Differenz zwischen der theo
retischen und der tatsächlichen Zellkonstante
wird durch Feldlinien verursacht.
57
Anhang
6Anhang
6.1 Temperaturkorrekturfaktoren f25
für die nicht-lineare
Korrektur
58
°C
,0
,1
,2
,3
,4
,5
,6
,7
,8
,9
0
1,918
1,912
1,906
1,899
1,893
1,887
1,881
1,875
1,869
1,863
1
1,857
1,851
1,845
1,840
1,834
1,829
1,822
1,817
1,811
1,805
2
1,800
1,794
1,788
1,783
1,777
1,772
1,766
1,761
1,756
1,750
3
1,745
1,740
1,734
1,729
1,724
1,719
1,713
1,708
1,703
1,698
4
1,693
1,688
1,683
1,678
1,673
1,668
1,663
1,658
1,653
1,648
5
1,643
1,638
1,634
1,629
1,624
1,619
1,615
1,610
1,605
1,601
6
1,596
1,591
1,587
1,582
1,578
1,573
1,569
1,564
1,560
1,555
7
1,551
1,547
1,542
1,538
1,534
1,529
1,525
1,521
1,516
1,512
8
1,508
1,504
1,500
1,496
1,491
1,487
1,483
1,479
1,475
1,471
9
1,467
1,463
1,459
1,455
1,451
1,447
1,443
1,439
1,436
1,432
10
1,428
1,424
1,420
1,416
1,413
1,409
1,405
1,401
1,398
1,384
11
1,390
1,387
1,383
1,379
1,376
1,372
1,369
1,365
1,362
1,358
12
1,354
1,351
1,347
1,344
1,341
1,337
1,334
1,330
1,327
1,323
13
1,320
1,317
1,313
1,310
1,307
1,303
1,300
1,297
1,294
1,290
14
1,287
1,284
1,281
1,278
1,274
1,271
1,268
1,265
1,262
1,259
15
1,256
1,253
1,249
1,246
1,243
1,240
1,237
1,234
1,231
1,228
16
1,225
1,222
1,219
1,216
1,214
1,211
1,208
1,205
1,202
1,199
17
1,196
1,93
1,191
1,188
1,185
1,182
1,179
1,177
1,174
1,171
18
1,168
1,166
1,163
1,160
1,157
1,155
1,152
1,149
1,147
1,144
19
1,141
1,139
1,136
1,134
1,131
1,128
1,126
1,123
1,121
1,118
20
1,116
1,113
1,111
1,108
1,105
1,103
1,101
1,098
1,096
1,093
21
1,091
1,088
1,086
1,083
1,081
1,079
1,076
1,074
1,071
1,069
22
1,067
1,064
1,062
1,060
1,057
1,055
1,053
1,051
1,048
1,046
23
1,044
1,041
1,039
1,037
1,035
1,032
1,030
1,028
1,026
1,024
24
1,021
1,019
1,017
1,015
1,013
1,011
1,008
1,006
1,004
1,002
25
1,000
0,998
0,996
0,994
0,992
0,990
0,987
0,985
0,983
0,981
26
0,979
0,977
0,975
0,973
0,971
0,969
0,967
0,965
0,963
0,961
27
0,959
0,957
0,955
0,953
0,952
0,950
0,948
0,946
0,944
0,942
28
0,940
0,938
0,936
0,934
0,933
0,931
0,929
0,927
0,925
0,923
29
0,921
0,920
0,918
0,916
0,914
0,912
0,911
0,909
0,907
0,905
30
0,903
0,902
0,900
0,898
0,896
0,895
0,893
0,891
0,889
0,888
31
0,886
0,884
0,883
0,881
0,879
0,877
0,876
0,874
0,872
0,871
32
0,869
0,867
0,866
0,864
0,863
0,861
0,859
0,858
0,856
0,854
33
0,853
0,851
0,850
0,848
0,846
0,845
0,843
0,842
0,840
0,839
34
0,837
0,835
0,834
0,832
0,831
0,829
0,828
0,826
0,825
0,823
35
0,822
0,820
0,819
0,817
0,816
0,814
0,813
0,811
0,810
0,808
6.2 Temperaturkoeffizienten (-Werte)
für LeitfähigkeitsStandards von
METTLER TOLEDO
Leitfähigkeits-Standard 12,88 mS/cm
Messtemperatur
 bei TRef = 25 °C
5 °C
1,81%/°C
1,97%/°C
10 °C
1,84%/°C
2,01%/°C
15 °C
1,86%/°C
2,04%/°C
20 °C
1,88%/°C
2,05%/°C
25 °C
1,91%/°C
2,07%/°C
30 °C
1,93%/°C
2,10%/°C
35 °C
1,95%/°C
2,13%/°C
Leitfähigkeits-Standard 1413 μS/cm
Messtemperatur
5 °C
1,83%/°C
1,99%/°C
10 °C
1,85%/°C
2,02%/°C
15 °C
1,88%/°C
2,05%/°C
20 °C
1,91%/°C
2,08%/°C
25 °C
1,94%/°C
2,11%/°C
30 °C
1,97%/°C
2,14%/°C
35 °C
2,00%/°C
2,18%/°C
Messtemperatur
5 °C
1,85%/°C
2,01%/°C
10 °C
1,87%/°C
2,04%/°C
15 °C
1,94%/°C
2,15%/°C
20 °C
1,94%/°C
2,15%/°C
25 °C
1,94%/°C
2,15%/°C
30 °C
1,94%/°C
2,15%/°C
35 °C
2,05%/°C
2,23%/°C
59
Anhang
Messtemperatur
5 °C
1,84%/°C
2,00%/°C
10 °C
1,88%/°C
2,04%/°C
15 °C
1,95%/°C
2,16%/°C
20 °C
1,95%/°C
2,16%/°C
25 °C
1,95%/°C
2,16%/°C
30 °C
1,95%/°C
2,16%/°C
35 °C
2,01%/°C
2,21%/°C
Messtemperatur
5 °C
1,94%/°C
2,11%/°C
10 °C
1,93%/°C
2,08%/°C
15 °C
2,05%/°C
2,27%/°C
20 °C
2,06%/°C
2,29%/°C
25 °C
2,06%/°C
2,30%/°C
30 °C
2,06%/°C
2,30%/°C
35 °C
2,14%/°C
2,36%/°C
60
Messtemperatur
5 °C
1,98%/°C
2,18%/°C
10 °C
2,04%/°C
2,26%/°C
15 °C
2,06%/°C
2,30%/°C
20 °C
2,06%/°C
2,30%/°C
25 °C
2,06%/°C
2,30%/°C
30 °C
2,06%/°C
2,30%/°C
35 °C
2,14%/°C
2,36%/°C
Leitfähigkeits-Standard 1,3 μS/cm
6.3 Faktoren für die
Umrechnung der
Leitfähigkeit in TDS
Messtemperatur
5 °C
2,42%/°C
2,75%/°C
10 °C
2,46%/°C
2,81%/°C
15 °C
2,46%/°C
2,81%/°C
20 °C
2,46%/°C
2,81%/°C
25 °C
2,23%/°C
2,81%/°C
30 °C
2,00%/°C
2,54%/°C
35 °C
2,15%/°C
2,57%/°C
Leitfähigkeit
TDS KCl
TDS NaCl
bei 25 °C
ppm-Wert
Faktor
ppm-Wert
Faktor
84 µS/cm
40,38
0,5048
38,04
0,4755
447 µS/cm
225,6
0,5047
215,5
0,4822
1413 µS/cm
744,7
0,527
702,1
0,4969
1500 µS/cm
757,1
0,5047
737,1
0,4914
8974 µS/cm
5101
0,5685
4487
0,5000
12’880 μS/cm
7447
0,5782
7230
0,5613
15’000 μS/cm
8759
0,5839
8532
0,5688
80 mS/cm
52’168
0,6521
48’384
0,6048
61
Mettler-Toledo AG, Analytical
CH-8603 Schwerzenbach, Schweiz
Tel.: +41 (0)22 567 53 22
Fax: +41 (0)22 567 53 23
Technische Änderungen vorbehalten.
© 01/2014 Mettler-Toledo AG, 30099122
Marketing pH Lab / MarCom Analytical
www.mt.com/pH
Für weitere Informationen

Schulexperim ente Leitfähigkeit

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