⚡ Elektrische Leitfähigkeit von Wasser
Konduktometrische Bestimmung der elektrischen Leitfähigkeit von Wasser und Abwasser. Ein schneller und reagenzienfreier Parameter, der die gesamte Wassermineralisierung anzeigt.
Übersicht
Die elektrische Leitfähigkeit (Konduktivität) von Wasser ist ein Maß für die Fähigkeit des Wassers, elektrischen Strom zu leiten. Sie hängt von der Konzentration und Art der gelösten Ionen (Mineralsalze), der Temperatur und der Ionenbeweglichkeit ab. Sie wird in μS/cm (Mikrosiemens pro Zentimeter) oder mS/cm ausgedrückt.
Die Leitfähigkeit ist einer der schnellsten und kostengünstigsten analytischen Parameter — die Messung dauert Dutzende von Sekunden und erfordert keine chemischen Reagenzien. Sie dient als Indikator für die gesamte Wassermineralisierung: destilliertes Wasser <1 μS/cm, Trinkwasser 200–800 μS/cm, Meerwasser ~50 000 μS/cm, industrielles Abwasser kann 10 000 μS/cm überschreiten.
Sie ist ein obligatorischer Parameter bei Trinkwasseruntersuchungen (Verordnung des polnischen Gesundheitsministeriums — Standard ≤2500 μS/cm bei 20°C), Überwachung von Oberflächen- und Grundwasser sowie Abwasserkontrolle. Die Messung ist temperaturempfindlich — Ergebnisse werden auf Referenztemperatur von 25°C korrigiert (oder 20°C gemäß einigen Normen).
Prinzip der Methode
Die konduktometrische Methode basiert auf der Messung der elektrischen Leitfähigkeit einer Lösung zwischen zwei Elektroden (Platin oder Edelstahl), die in die Wasserprobe eingetaucht werden. Das Anlegen einer Wechselspannung (AC) mit einer Frequenz von 50–1000 Hz verursacht einen Ionenstromfluss durch die Lösung.
Das Leitfähigkeitsmessgerät misst die spezifische Leitfähigkeit (Konduktivität) als Kehrwert des Widerstands: κ = G × K, wobei G — gemessene Leitfähigkeit [S], K — Zellkonstante [cm⁻¹]. Die Zellkonstante wird während der Kalibrierung mit KCl-Lösung bestimmt.
Das Ergebnis wird mit dem Temperaturkoeffizienten (typisch ~2%/°C) auf Referenztemperatur von 25°C umgerechnet: κ₂₅ = κₜ / [1 + α × (t - 25)].
Anwendungen
- Trinkwasserkontrolle (Grenzwert ≤2500 μS/cm bei 20°C)
- Überwachung von Oberflächen- und Grundwasser
- Kontrolle von Wasseraufbereitungsprozessen (Deionisierung, Umkehrosmose)
- Beurteilung der Wassermineralisierung (TDS ≈ 0,5–0,7 × Leitfähigkeit)
- Industrielle Wasserkontrolle (Kessel, Kühler, Pharmazie)
- Schnelle Beurteilung der Reinheit von entionisiertem und destilliertem Wasser
Schlüsselparameter
| Parameter | Wert |
|---|---|
| Messbereich | 1 μS/cm – 2000 mS/cm (abhängig von der Sonde) |
| Auflösung | 0,1 μS/cm (niedriger Bereich), 0,01 mS/cm (hoher Bereich) |
| Genauigkeit | ±0,5% vom Messwert (mit Temperaturkompensation) |
| Referenztemperatur | 25°C (ISO 7888) oder 20°C |
| Temperaturkoeffizient | ~2%/°C (für typische Wässer) |
| Messzeit | 30–60 Sekunden pro Probe |
Norm
- Normnummer
- PN-EN 27888:1999
- Titel (PL)
- Jakość wody — Oznaczanie przewodności elektrycznej właściwej
- Title (EN)
- Water quality — Determination of electrical conductivity
Schritt-für-Schritt-Verfahren
1. Arbeitsplatzvorbereitung
Leitfähigkeitsmessgerät einschalten. Sondenzustand prüfen (Sauberkeit der Platinelektroden, keine Beschädigung). Kalibrierlösungen auf Raumtemperatur bringen.
2. Kalibrierung
Sonde in KCl-Kalibrierlösung tauchen (Konzentration für erwarteten Probenbereich wählen). Auf Messwert- und Temperaturstabilisierung warten. Kalibrierwert bestätigen. Zellkonstante prüfen.
3. Sondenspülung
Sonde mindestens 3× mit entionisiertem Wasser spülen. Vorsichtig mit Tissue abtupfen (Elektroden nicht berühren!).
4. Probenvorbereitung
Probe auf Raumtemperatur bringen (20–25°C). Nicht filtrieren, außer bei Bedarf. Probentemperatur notieren.
5. Probenmessung
Sonde in Probe tauchen — Elektroden müssen vollständig eingetaucht sein. Keine Luftblasen. Auf Messwert-Stabilisierung warten (±1% für 30 s).
6. Ergebnisablesung
Leitfähigkeitswert in μS/cm oder mS/cm notieren. Messtemperatur notieren. Sicherstellen, dass Ergebnis automatisch auf 25°C kompensiert ist (oder manuell umrechnen).
7. Spülung zwischen Proben
Zwischen aufeinanderfolgenden Proben Sonde mit entionisiertem Wasser spülen. Bei großen Leitfähigkeitsunterschieden — mehrmals spülen bis niedriger Hintergrund erreicht.
8. Qualitätskontrolle
Alle 10 Proben KCl-Kontrolllösung messen. Abweichung max ±5% vom zertifizierten Wert. Blindprobe prüfen (entionisiertes Wasser <1 μS/cm).
9. Sondenlagerung
Nach der Arbeit Sonde mit entionisiertem Wasser spülen. Trocken oder in entionisiertem Wasser eingetaucht lagern (herstellerabhängig). Nicht in KCl lagern!
Erforderliche Geräte und Apparatur
| Gerät | Beispiel | Richtpreis |
|---|---|---|
| Labor-Leitfähigkeitsmessgerät | Mettler Toledo FiveEasy F30, WTW inoLab Cond 7110, Hanna HI5321 | 2 500–12 000 PLN |
| Leitfähigkeitssonde | WTW TetraCon 325, Mettler Toledo InLab 731-ISM, K=0,475–1,0 cm⁻¹ | 500–3 000 PLN |
| Temperatursensor | In Sonde integriert (NTC oder Pt1000) | in Sonde eingebaut |
| Glasbecher 100–250 mL | DURAN / Simax Borosilikat | 15–40 PLN/Stk. |
| Entionisiertes Wasser | Zum Spülen der Sonde zwischen Messungen, Leitfähigkeit <0,1 μS/cm | System 15 000–40 000 PLN |
Reagenzien, Nährmedien und Verbrauchsmaterialien
| Reagenz | CAS | Details |
|---|---|---|
| KCl-Kalibrierlösung 0,01 mol/L | 7447-40-7 | Leitfähigkeit 1413 μS/cm bei 25°C. Zertifiziertes CRM rückverfolgbar zu NIST. Zur Kalibrierung des Leitfähigkeitsmessgeräts. |
| KCl-Kalibrierlösung 0,1 mol/L | 7447-40-7 | Leitfähigkeit 12 880 μS/cm bei 25°C. Zur Kalibrierung im höheren Bereich. |
| KCl-Kalibrierlösung 0,001 mol/L | 7447-40-7 | Leitfähigkeit 147 μS/cm bei 25°C. Zur Kalibrierung im niedrigen Bereich (reine Wässer). |
| Entionisiertes Wasser | — | Leitfähigkeit <0,1 μS/cm, zum Spülen der Sonde zwischen Proben. |
Arbeitsschutz und Sicherheit
- KCl-Lösungen — geringes Risiko, Schutzhandschuhe verwenden
- Sonde — empfindlich, Platinelektroden — nicht zerkratzen
- Schutzbrille und Laborkittel erforderlich
- Abwasserproben — potentiell infektiös, Handschuhe verwenden