Eine wichtige Bedeutung im Reinstwasserbereich kommt der Leitfähigkeit zu: Über eine kontinuierliche Messung des Parameters kann die Qualität des Wassers schnell und sicher kontrolliert werden. Besonders gut zur Messung der Leitfähigkeit von Reinstwasser eignen sich die konduktiven Leitfähigkeitsmesszellen tecLine Lf-VA in Kombination mit dem Messumformer/Regler Aquis 500 CR.
Dr. Öznur Alp
Die Messung der elektrolytischen Leitfähigkeit ist nach der pH-Messung die in der Analysenmesstechnik am häufigsten angewandte elektrochemische Messmethode. Auf Basis der bei ihrem Einsatz gewonnenen Messdaten kann eine erste schnelle (Online)Bewertung der Qualität des Messmediums, z. B. Reinstwasser, erfolgen. Grundsätzlich ist die Leitfähigkeit von Wasser von der Anzahl, Ladungszahl und Beweglichkeit der in ihm enthaltenen Ionen abhängig. Ein Leitfähigkeitssensor erfasst die Summe aller in der Lösung befindlichen Ionen. Je niedriger der gemessene Wert, umso weniger Salze/Schmutzpartikel werden im Wasser vermutet. Für Reinstwasser beträgt der typische Leitfähigkeitsbereich bei +25 °C etwa 0,055 bis 1 μS/cm. Im Vergleich dazu: Reinwasser (VE-Wasser) ca. 2 bis 10 μS/cm, teilentsalztes Wasser rund 20 μS/cm und Brauch-/Rohwasser ca. 300 bis 800 μS/cm.
Reinstwasserqualitäten
Bei Reinstwasser handelt es sich um Wasser in seiner reinsten Form, d. h. ohne jegliche Verunreinigung. Seine Qualität macht dieses Wasser zu einem interessanten Material für unterschiedliche Einsatzfälle wie die Halbleiterfertigung oder die Herstellung von Arzneimitteln, Lebensmitteln und Kosmetik. Die Qualität von Reinstwasser (ultra pure water, purified water, water for injection usw.) ist in einigen Normen und Empfehlungen beschrieben, z. B. von ASTM International (urspr. American Society for Testing and Materials), in der Pharmacopoea Europaea (Ph. Eur.), der United States Pharmacopeia (USP) und in DIN- oder ISO-Normen.
Die verschiedenen Normen erfordern eine entsprechende Qualitätskontrolle. Diese kann auf zwei Wegen erfolgen: durch Laboruntersuchungen (Stichprobenkontrollen) und durch Online-Messtechnik. Als relativ einfache Onlinemessung und zugleich sichere und zuverlässige Methode kommt die Leitfähigkeitsmessung zum Einsatz, wobei ihre Anwendung zur Überwachung der Reinstwasserqualität ein sehr spezielles Teilgebiet der Leitfähigkeitsmesstechnik darstellt.
Eine komplette Messkette für die Leitfähigkeitsmessung in Reinstwasser besteht aus:
- Reinstwassermesszelle mit exakt vermessener Zellenkonstante
- Temperaturfühler (meist in die Reinstwassermesszelle integriert)
- Reinstwassermessumformer/Regler
- Anschlussleitung
Die Leitfähigkeitsmessung in Reinstwasser erfolgt mit Leitfähigkeitssensoren, die nach dem Zwei-Elektroden-Verfahren arbeiten. Bei dieser Anwendung sind die Elektroden konzentrisch angeordnet, wobei die äußere Elektrode die innere abschirmt.
Temperaturmessung integriert
Für den beschriebenen Anwendungsbereich bilden die Leitfähigkeitsmesszellen tecLine Lf-VA in Edelstahl- oder Titanausführung von Jumo eine ideale Lösung. Es stehen zwei Varianten – mit den Zellenkonstanten K = 0,01 bzw. 0,1 – zur Verfügung. Die Ausführungen mit K = 0,01 decken einen Messbereich von 0,05 bis 10 μS/cm ab.
Da die elektrolytische Leitfähigkeit stark temperaturabhängig ist, muss die Temperatur in die Bewertung mit einbezogen werden.
Zu diesem Zweck ist in die Jumo-Leitfähigkeitsmesszellen entweder ein Pt 100 oder ein Pt 1000 integriert. Während des Messprozesses erfassen diese Sensoren die Mediumtemperatur, in nachgeschalteten Messverstärkern wird sie entsprechend kompensiert. Als Elektrodenmaterial kommt bei den Messzellen tecLine Lf-VA entweder Edelstahl (1.4571 oder 1.4435) oder Titan zum Einsatz. Jumo verwendet physiologisch unbedenkliche Materialien, die den Anforderungen der Food and Drug Administration (FDA) entsprechen.
Bei den Prozessanschlüssen sind die Geräte ebenfalls variabel: Es gibt Gewinde G½A, G¾A oder G1A, Gewinde ½“-14 oder ¾“-14 NPT, Milchkegel DN 25 und Clamp DN 25. Auch die Ermittlung der exakt vermessenen Zellenkonstante gemäß ASTM D1125-95 und ASTM D5391-99 (Ein-Punkt-Kalibrierung) ist bei diesen Leitfähigkeitsmesszellen möglich.
Ein sicheres Team
Zur Überwachung der Reinstwasserqualität werden neben geeigneten Leitfähigkeitsmesszellen auch Mess- und Regelgeräte benötigt. Jumo bietet hierzu den Messumformer/Regler Aquis 500 CR an.
Das Gerät wird zur konduktiven Messung sowie zur Regelung der elektrolytischen Leitfähigkeit, des spezifischen Widerstandes oder des TDS-Wertes eingesetzt. Dank seines modularen Aufbaus kann der Aquis 500 CR den Erfordernissen der jeweiligen Anwendung angepasst werden.
Die Messung der Mediumtemperatur als zweite Eingangsgröße erfolgt durch den in die Leitfähigkeitsmesszelle integrierten Pt100 oder Pt1000. Aufgrund der dort erfassten Daten kann der Messumformer/Regler eine automatische Temperaturkompensation durchführen.
Für die jeweilige Hauptmessgröße und/oder den Messwert Temperatur stehen zwei Relais-Umschaltkontakte zur Verfügung. Dem Relais können Funktionen zugeordnet werden, die über Parameter konfigurierbar sind. Als Regelfunktionen können P-, PI-, PD- und PID-Strukturen frei programmiert werden.
Die Bedienung des Gerätes erfolgt über Tasten und ein großes LC-Grafikdisplay. Dieses ermöglicht die gute Ablesbarkeit des Messwertes. Die Darstellung der Parameter im Klartext vereinfacht die Konfiguration und unterstützt die korrekte Programmierung des Gerätes.
Der Zugriff auf den Messumformer/Regler ist über ein Passwort geschützt. Eine individuelle Anpassung der Bedienung ist dadurch möglich, dass Parameter allgemein freigegeben oder dem geschützten Bereich zugeordnet werden.
Halle A4, Stand 216
Online-Info www.cav.de/0910437
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