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Grundlagen der Leitfähigkeitsmessung

Bedeutung der Leitfähigkeit in der Prozesstechnik

Die elektrische Leitfähigkeit ist ein wichtiger Parameter zur Charakterisierung von Flüssigkeiten im Labor und im Betrieb. Messungen an Einzelproben und die kontinuierliche Messung dienen zur Kontrolle oder zur Steuerung von Prozessen.

Die Leitfähigkeit ist ein Mass für die gesamte Ionenkonzentration einer Messlösung. Je mehr Salze, Säuren oder Basen in der Messlösung anwesend sind, umso höher ist die Leitfähigkeit. Im Wasser und Abwasser handelt es sich vorwiegend um Ionen von gelösten Salzen. Die Leitfähigkeit lie-fert somit eine Aussage über die Salzbelastung im Abwasser oder Trinkwasser. Von grosser Bedeutung ist auch die Bestimmung des Salzgehaltes in Lebensmitteln.

Leitfaehigkeit_WasserWie Leitfähigkeit von Flüssigkeiten entsteht

Die elektrische Leitfähigkeit in Flüssigkeiten entsteht dadurch, dass Salze, Säuren und Laugen in positiv geladene Kationen und negativ geladene Anionen zerfallen. Kochsalz (NaCl) als Beispiel zerfällt in Wasser zu Natrium-Ionen (Na+) und Chlorid-Ionen (Cl-). Absolut reines Wasser besitzt eine sehr ge-ringe Leitfähigkeit, da etwa jedes Milliardste Wasser Molekül (H2O) in die Ionen H+ und OH- zerfällt. Diese Eigenleitfähigkeit des Wassers stellt auch die untere Grenze der Leitfähigkeitsskala dar und ist von grosser Bedeutung bei der Kontrolle von Reinstwasser in Kraftwerken, in der Elektronik- und in der Pharmaindustrie.

 

Leitfaehigkeit_GrafikMessung der Leitfähigkeit

Die Messung der elektrischen Leitfähigkeit erfolgt über eine Widerstandsmessung. Im einfachsten Fall besteht die Messzelle aus zwei metallischen Elektroden, zwischen denen eine Wechselspannung angelegt wird. Je mehr Ionen die Messlösung enth

ält, desto grösser ist der zwischen den Elektroden fliessende Strom. Mit dem Ohm’schen Gesetz wird daraus die Leitfähigkeit berechnet. Die Einheit der elektrischen Leitfähigkeit ist S/cm.

1 S/cm = 1000 mS/cm
1 mS/cm = 1000 μS/cm

Die Zellenkonstante
Es existieren unzählige Typen von Leitfähigkeitssensoren, deren Messbereiche stark variieren.

Für die Kompensation der Geometrie der Leitfähigkeitszelle auf den Messwert dient die sogenannte Zellenkonstante:
Leitfähigkeit [S/cm] = Messwert [S] x Zellenkonstante [1/cm]
Die Zellenkonstante ist entweder bekannt oder wird mit Leitfähigkeitsstandards ermittelt. Vor der Messung muss die Zellenkonstante im Messgerät eingegeben werden.

 

 

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