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228 6.3 Wasseranalyse _________________________________________________________________________ Bild 6.3-13: Leitfähigkeitsbereiche wäßriger Lösungen und Einsatzbereiche von Standardmeßzellen Mit der Angabe der Zellenkonstanten K ist die konkrete Bauform der Leitfähigkeitsmeß- zelle uninteressant. Es zeigt sich aber, daß die Zellenkonstante K nur in einem endlichen Leitfähigkeitsbereich konstant ist. Nach DIN 38 404, Teil 8 sind deshalb mindestens 3 ver- schiedene Meßzellen zu verwenden, deren Zellenkonstanten sich jeweils um eine Zehner- potenz unterscheiden, um den Gesamtbereich der zu erwartenden Leitfähigkeitswerte zu überstreichen. Es gibt Leitfähigkeitsmeßzellen, die den Bereich von 6 Zehnerpotenzen erfas-sen können [26]. Für Leitfähigkeitsmessungen bei Reinstwasser empfielt sich jedoch die Verwendung spezieller Meßzellen. Da der Stromfluß durch die Meßzelle unvermeidlich mit Polarisationserscheinungen an der Elektroden verbunden ist, die grundsätzlich an stromdurchflossenen Grenzflächen zwischen elektronenleitenden Elektroden und ionenleitenden Flüssigkeiten auftreten, erfolgt die Leit-fähigkeitsmessung mit Wechselstrom im Kilohertzbereich. Die eigentlichen Meßgeräte, Konduktometer genannt, die die elektrische Versorgung der Meßzelle, die Meßwertwandlung, deren Umrechnung in die spezifische elektrische Leit- fähigkeit und die Anzeige der Meßwerte vornehmen, sind heute mit Mikroprozessoren ausgerüstet und erlauben Meßgenauigkeiten, die über denen der Meßzellen liegen. Es gibt sie als Laborgeräte, Prozeßgeräte, Feldgeräte und auch im Taschenformat. Die Meßgenauigkeit, die i. a. durch die Meßzelle begrenzt ist, liegt in der Größenordnung von ± 0,5 % vom Meßwert [26]. Dabei sollte aber nicht außer acht gelassen werden, daß
6.3 Wasseranalyse 229 _________________________________________________________________________ im Umweltbereich bei Messungen in Brunnen, Bohrlöchern und Seen Kabellängen von 100 m vorkommen können. Der Leitungswiderstand bestimmt dann die untere Meßgrenze. Da die elektrolytische Leitfähigkeit von der Temperatur abhängt, ist bei Ergebnisangaben die Meßtemperatur mit aufzuführen. Für kontinuierliche Prozeßmessungen ist eine automa-tische Temperaturkompensation erforderlich, worunter man hier die Umrechnung der bei einer beliebigen Temperatur ermittelten Leitfähigkeit auf den Leitfähigkeitswert bei der Referenztemperatur versteht. Als Referenztemperatur ist heute 25 °C festgelegt. Neben der klassischen 2-Platten-Meßzelle, die heute aus Glas und Platinelektroden besteht und für Labormessungen und präzise Messungen im Feldeinsatz oder der industriellen Meß-praxis verwendet wird, sind sogenannte elektrodenlose Sensoren im Einsatz, die auf dem Prinzip der elektromagnetischen Induktion basieren. Eine an eine erste Spule gelegte Wech-selspannung induziert in einer zweiten Spule eine Spannung, deren Wert proportional zur Leitfähigkeit des durch die Meßzelle strömenden Mediums ist (Bild 6.3- 14). Die sich am Meßwertgeber absetzende schlecht- oder nichtleitenden Schichten (z. B. Fette) verfälschen das Meßergebnis. Eine regelmäßige Reinigung ist deshalb unvermeidbar. Polarisationser-scheinungen treten bei diesem Meßprinzip jedoch nicht auf. Bild 6.3-14: "Elektrodenloser" Sensor für die Leitfähigkeitsmessung [24] Die Eliminierung des Einflusses von Leitungswiderstand, Verschmutzung und Polarisation gelingt weitgehend mit Vierelektroden-Meßzellen, deren Funktion aus der bekannten Vier- leiter-Meßtechnik verständlich wird (Bild 6.3-15).
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