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Messparameter

Gelöster Sauerstoff – Anwendungen und Messmöglichkeiten

Veröffentlicht von Bettina Feiler am 29.11.2018 09:17:09

HI98198-opdo-Using-Meter_jpgLetzten Monat haben wir Ihnen in unserem Beitrag Was ist eigentlich gelöster Sauerstoff?“ diesen Parameter bereits erklärt und Ihnen die neue optische Methode etwas genauer vorgestellt. Heute möchten wir an dieses Thema anknüpfen und Ihnen auch die altbewährten Methoden ein wenig erläutern.

Vor der optischen Sauerstoffsonde wurden Ende der 50er Jahre die Clark-Sensoren entwickelt. Das sind Messzellen, die aus einer Edelmetall Kathode (z.B. Platin) und einer Anode aus Silber oder Blei zusammengesetzt sind. Kathode und Anode sind elektrisch über einen Elektrolyten verbunden. Diese mit Elektrolyt gefüllte Messzelle ist über eine für Sauerstoff durchlässige aber für Wasser undurchlässige Membran von der zu messenden Lösung getrennt. Zwischen Kathode und Anode wird eine Spannung angelegt, wodurch der in der Messzelle vorhandene Sauerstoff an der Kathode reduziert wird. Dadurch entsteht ein Stromfluss, der proportional zur Sauerstoff Konzentration der Lösung ist. Der in der Zelle verbrauchte Sauerstoff wird durch die Membran aus der Messlösung ausgeglichen, so dass in der Messzelle trotz elektrochemischen Verbrauchs immer die gleiche Sauerstoffkonzentration besteht, wie in der Messlösung. Daher muss bei Clark Sensoren auch immer auf eine hohe Anströmgeschwindigkeit auf die Membran geachtet werden, z.B. durch Rühren der zu messenden Flüssigkeit.

Die Polarographische Sauerstoffsonde

Bei polarographischen Sauerstoffsonden wird die aus einem Edelmetall (z.B. Platin) bestehende Kathode mit einer aus Edelmetall (z.B. Silber) bestehenden Anode kombiniert. Zur Messung muss eine Polarisierungsspannung elektrisch angelegt werden. Polarographische Sonden bieten den Vorteil einer konstanten Polarisierungsspannung. Sie liefern zuverlässige Messergebnisse über einen langen Zeitraum. Sie benötigen jedoch vor der Messung eine Polarisierungszeit von 5-10 Minuten.

Messgeräte mit polarographischen Sonden von Hanna Instruments:

HI2040 bzw. HI2003 edge®-Tablet-Messgerät für gelösten Sauerstoff

HI5421 professionelles Labormessgerät für gelösten Sauerstoff

HI98193 professionelles Handmessgerät für gelösten Sauerstoff

Die Galvanische Sauerstoffsonde

Bei galvanischen Sauerstoffsonden wird die aus Edelmetall bestehende Kathode mit einer Anode aus einem unedlen Metall (z.B. Blei) kombiniert. Diese Zelle funktioniert wie eine Batterie, indem sie ihre eigene Polarisierungsspannung aufbaut. Galvanische Sauerstoffsonden benötigen daher keine Vorpolarisation. Sie können direkt eingesetzt werden. Außerdem zeigen sie ein sehr schnelles Ansprechverhalten, so dass Messwerte unmittelbar abgelesen werden können. Allerdings sind galvanische Systeme permanent aktiv, also auch während der Lagerung, was zu einem schnelleren Verschleiß führt.

Messgerät mit galvanischer Sonde von Hanna Instruments:

HI9147 Handmessgerät für gelösten Sauerstoff

Spannend ist es auch die vielen verschiedenen Anwendungsbereiche, in denen die Sauerstoffmessung eine Rolle spielt zu betrachten:

Wasseranalyse

Bei der Wasseranalyse in natürlichen Gewässern ist der gelöste Sauerstoff ein relevanter Indikator für die Wasserqualität. Das Zerfallen von organischen Bestandteilen sorgt dafür, dass das Bakterienwachstum steigt. Die aeroben Bakterien konsumieren den Sauerstoff und können so einen Mangel auslösen, der gefährlich für Tiere und Pflanzen werden kann.

Aquaristik

In der Aquaristik werden Tiere und Pflanzen extra gezüchtet und gepflegt. Sie produzieren und konsumieren Sauerstoff, für eine gute Gesundheit muss daher der Sauerstoffgehalt genaustens überwacht und ggfs. angepasst werden.

Abwasser

Bei der biologischen Reinigung des Abwassers helfen Mikroorganismen, die gelösten Verunreinigungen im Abwasser (organische Kohlenstoff-, Stickstoff- und Phosphorverbindungen) durch ihre Stoffwechseltätigkeit in feste, absetzbare Stoffe (Biomasse) umzusetzen. Für optimale Lebensbedingungen benötigen die Mikroorganismen genügend Sauerstoff zur Atmung.  Der gelöste Sauerstoffgehalt muss daher genaustens geregelt werden, um sicherzustellen, dass das Abwasser ordnungsgemäß entsorgt werden kann.

Wein & Bier

Getränke, im speziellen Wein und Bier sind in verschiedenen Stadien der Produktion stark abhängig von gelöstem Sauerstoff, um eine gleichbleibende Qualität zu sichern.

Alle Messgeräte und das benötigte Zubehör für die Messung von gelöstem Sauerstoff finden Sie im Online-Shop.

Themen: Wasser, Umweltanalytik, Gelöster Sauerstoff

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