Ein Labor-Leitfähigkeitsmessgerät bestimmt die elektrische Leitfähigkeit von Flüssigkeiten und liefert wichtige Informationen über die darin enthaltenen gelösten Ionen. Deshalb gehört die Leitfähigkeitsmessung zu den etablierten Kontrollmethoden in der Wasserprüfung, chemischen Analytik, Qualitätskontrolle und Forschung.

Für zuverlässige Ergebnisse reicht ein gutes Messgerät allein nicht aus. Messzelle, Temperatur, Kalibrierung, Probenvorbereitung und Reinigung beeinflussen die Messqualität ebenfalls.

Dieser Leitfaden zeigt, worauf Sie bei der Auswahl eines Leitfähigkeitsmessgeräts für das Labor achten sollten und wie Sie die Messung korrekt durchführen.

Was ist ein Leitfähigkeitsmessgerät?

Ein Leitfähigkeitsmessgerät misst, wie gut eine Flüssigkeit elektrischen Strom leitet. Gelöste Ionen ermöglichen den Stromtransport durch die Lösung. Die gemessene Leitfähigkeit liefert daher Hinweise auf die ionische Zusammensetzung einer Probe.

Die Leitfähigkeit wird üblicherweise angegeben in:

• µS/cm (Mikrosiemens pro Zentimeter)
• mS/cm (Millisiemens pro Zentimeter)

In vielen Lösungen steigt die Leitfähigkeit mit der Konzentration beweglicher Ionen. Der Zusammenhang ist jedoch nicht für jede Lösung direkt proportional. Deshalb sollte der Messwert immer im Zusammenhang mit der Zusammensetzung und Temperatur der Probe bewertet werden.

Wo wird ein Labor-Leitfähigkeitsmessgerät eingesetzt?

Ein Labor-Leitfähigkeitsmessgerät kommt in zahlreichen Bereichen zum Einsatz, darunter:

• Wasser- und Reinheitskontrolle
• chemische Analytik
• pharmazeutische Forschung
• Lebensmittelanalytik
• Umweltanalytik
• Qualitätskontrolle
• Forschung und Entwicklung
• Überwachung von Wasseraufbereitungsprozessen

Besonders bei Reinwasser, Prozesswasser und wässrigen Lösungen ist die Leitfähigkeit ein wichtiger Kontrollparameter.

Wie funktioniert die Leitfähigkeitsmessung?

Ein Leitfähigkeitsmessgerät arbeitet mit einer Leitfähigkeitsmesszelle, die über Elektroden die elektrische Leitfähigkeit der Probe erfasst. Die Messzelle wird in die Flüssigkeit eingetaucht und das Gerät bestimmt die elektrische Leitfähigkeit.

Eine wichtige Größe ist die Zellkonstante. Sie beschreibt die geometrischen Eigenschaften der Messzelle und wird bei der Berechnung der Leitfähigkeit berücksichtigt.

Da die Leitfähigkeit temperaturabhängig ist, verfügen moderne Messgeräte häufig über einen integrierten Temperatursensor. Je nach Anwendung erfolgt eine automatische oder manuelle Temperaturkompensation.

Das richtige Leitfähigkeitsmessgerät für das Labor auswählen

Vor der Auswahl sollten Sie klären, welche Proben Sie untersuchen und welchen Leitfähigkeitsbereich Sie erwarten.

Messbereich

Das Gerät sollte den erwarteten Messbereich zuverlässig abdecken. Für hochreines Wasser gelten andere Anforderungen als für konzentrierte Salzlösungen oder Prozessflüssigkeiten.

Messzelle

Die Messzelle muss zum Messbereich und zur Anwendung passen. Unterschiedliche Zellkonstanten sind für unterschiedliche Leitfähigkeitsbereiche geeignet.

Temperaturmessung

Da die Leitfähigkeit von der Temperatur beeinflusst wird, ist ein integrierter Temperatursensor für viele Anwendungen sinnvoll.

Messgenauigkeit

Routinekontrollen stellen andere Anforderungen an die Genauigkeit als anspruchsvolle analytische Messungen. Definieren Sie daher vor dem Kauf die benötigte Genauigkeit und Wiederholbarkeit.

Bedienung und Datenverwaltung

Ein übersichtliches Display, eine einfache Kalibrierung und Funktionen zur Speicherung oder Übertragung von Messdaten erleichtern die tägliche Laborarbeit.

Chemische Beständigkeit

Die Materialien der Messzelle müssen mit den Proben und verwendeten Reinigungslösungen kompatibel sein.

Ein Leitfähigkeitsmessgerät richtig kalibrieren

Eine regelmäßige Kalibrierung ist entscheidend für zuverlässige Labor-Leitfähigkeitsmessungen.

Für die Kalibrierung wird eine Leitfähigkeits-Standardlösung mit bekanntem Wert verwendet. Der Standard sollte zum erwarteten Messbereich passen.

Ein typischer Ablauf:

1. Messzelle gründlich reinigen.
2. Messzelle mit geeignetem Wasser spülen.
3. Messzelle in die Standardlösung eintauchen.
4. Temperatur und Messwert stabilisieren lassen.
5. Kalibrierung nach Herstellerangaben durchführen.
6. Messzelle erneut spülen.
7. Kalibrierung und verwendeten Standard dokumentieren.

Wie häufig eine Kalibrierung erforderlich ist, hängt von Messhäufigkeit, Probenart und Qualitätsanforderungen ab.

So messen Sie die Leitfähigkeit im Labor richtig

Für reproduzierbare Ergebnisse sollte die Leitfähigkeitsmessung im Labor nach einem standardisierten Ablauf erfolgen.

1. Probe vorbereiten

Die Probe sollte homogen sein und sich unter kontrollierten Temperaturbedingungen befinden. Verunreinigungen können den Messwert beeinflussen.

2. Messzelle reinigen

Reinigen und spülen Sie die Messzelle entsprechend den Herstellerangaben und den Anforderungen der jeweiligen Anwendung.

3. Messzelle eintauchen

Tauchen Sie die Messzelle ausreichend tief in die Probe ein. Luftblasen an den Elektroden sollten vermieden werden, da sie die Messung beeinflussen können.

4. Temperatur berücksichtigen

Warten Sie, bis Probe und Messzelle eine geeignete thermische Stabilität erreicht haben. Verwenden Sie eine geeignete Temperaturkompensation, wenn die Anwendung dies erfordert.

5. Stabilen Messwert abwarten

Lesen Sie den Messwert erst ab, wenn sich die Anzeige stabilisiert hat.

6. Ergebnis dokumentieren

Dokumentieren Sie Leitfähigkeitswert, Temperatur, Messzelle, Kalibrierstandard und relevante Messbedingungen. Eine vollständige Dokumentation erleichtert Qualitätskontrollen und spätere Vergleiche.

Häufige Fehler bei der Leitfähigkeitsmessung

Fehler bei der Labor-Leitfähigkeitsmessung entstehen häufig durch verschmutzte Messzellen, falsche Kalibrierung oder nicht kontrollierte Messbedingungen.

Typische Fehlerquellen sind:

• verschmutzte Elektroden
• Luftblasen an der Messzelle
• falsche Zellkonstante
• ungeeignete Kalibrierlösung
• fehlerhafte Temperaturkompensation
• nicht stabilisierte Probentemperatur
• unzureichende Spülung
• Verschleppung aus vorherigen Proben

Bei der Messung von hochreinem Wasser ist besondere Sorgfalt erforderlich, da bereits geringe Verunreinigungen den Messwert beeinflussen können.

Reinigung und Pflege

Die Messzelle ist ein zentraler Bestandteil jedes Leitfähigkeitsmessgeräts im Labor und benötigt regelmäßige Pflege.

Nach der Messung sollte die Messzelle entsprechend den Herstellerangaben gereinigt und gespült werden. Ablagerungen sollten mit einer Methode entfernt werden, die für das jeweilige Messzellmaterial geeignet ist.

Aggressive Reinigungsmittel sollten nur eingesetzt werden, wenn sie vom Hersteller für die Messzelle freigegeben sind.

Bei längeren Stillstandszeiten sollte die Messzelle entsprechend den Herstellerangaben gelagert werden.

Hersteller und Lösungen für die Leitfähigkeitsmessung

Für Laboranwendungen stehen verschiedene etablierte Hersteller und Messlösungen zur Verfügung.

Xylem Analytics Germany GmbH (WTW) bietet Lösungen für elektrochemische Messungen und Laboranalytik.

Testo SE & Co. KGaA entwickelt Messgeräte für unterschiedliche Labor-, Industrie- und Analyseanwendungen. Auch Mettler Toledo bietet Lösungen für präzise Mess- und Wägeanwendungen im Labor.

Auch Merck KGaA und Thermo Elect.LED GmbH (Kendro) bieten Produkte und Lösungen für Laboranalytik und Qualitätskontrolle.

Bei der Auswahl sollte der Hersteller jedoch nicht das einzige Kriterium sein. Entscheidend sind Messbereich, Genauigkeit, Messzelle, Temperaturkompensation, Datenverwaltung und die konkrete Anwendung.

Fazit

Ein Labor-Leitfähigkeitsmessgerät liefert zuverlässige Ergebnisse, wenn Messgerät, Messzelle und Messmethode richtig aufeinander abgestimmt sind.

Vor der Auswahl sollten Sie den erwarteten Leitfähigkeitsbereich, Probentyp und Genauigkeitsbedarf definieren. Für zuverlässige Messungen sind außerdem regelmäßige Kalibrierung, saubere Messzellen, kontrollierte Temperaturbedingungen und standardisierte Arbeitsabläufe wichtig.

Mit der richtigen Auswahl und Pflege wird ein Leitfähigkeitsmessgerät für das Labor zu einem zuverlässigen Werkzeug für Wasserprüfung, Qualitätskontrolle, chemische Analytik und Forschung.

FAQ: Leitfähigkeitsmessgerät im Labor

1. Wie lange dauert eine Leitfähigkeitsmessung im Labor?

Eine einzelne Messung dauert in der Regel nur wenige Minuten. Die tatsächliche Dauer hängt von der Probenvorbereitung, Temperaturstabilisierung und erforderlichen Messgenauigkeit ab.

2. Wie bewahrt man eine Leitfähigkeitsmesszelle zwischen zwei Messungen auf?

Die richtige Lagerung hängt vom verwendeten Messzellentyp ab. Befolgen Sie die Herstellerangaben und vermeiden Sie eine Lagerung unter Bedingungen, welche das Elektrodenmaterial oder die Messzelle beschädigen.

3. Welche Leitfähigkeit hat vollständig reines Wasser?

Vollständig reines Wasser besitzt eine sehr geringe elektrische Leitfähigkeit. Bei 25 °C liegt die theoretische Leitfähigkeit von reinem Wasser bei etwa 0,055 µS/cm. In der Praxis beeinflussen Kontakt mit Luft, Gefäße und Verunreinigungen den Messwert.

4. Was bedeutet der Leitfähigkeitswert einer Flüssigkeit?

Der Leitfähigkeitswert beschreibt die Fähigkeit einer Flüssigkeit, elektrischen Strom zu transportieren. Er gibt Hinweise auf die Menge und Beweglichkeit gelöster Ionen, erlaubt allein jedoch keine vollständige Bestimmung der Zusammensetzung einer Probe.

5. Wie unterscheidet sich Leitfähigkeit von TDS?

Leitfähigkeit beschreibt die elektrische Leitfähigkeit einer Lösung, während TDS den ungefähren Gehalt gelöster Stoffe bezeichnet. TDS-Werte werden häufig aus einem Leitfähigkeitswert mithilfe eines Umrechnungsfaktors abgeleitet.