Claim Hochschule Weihenstephan-Triesdorf - University of Applied Sciences

Microcoulomat

Bei der Verbrennung werden die organisch gebundenen Halogene zu Halogenwasserstoffen (HX) umgesetzt und in das Titrationsgefäß geleitet.

Titrationsgefäß: An der Generatorelektrode (Ag-Stab) werden elektrolytisch Ag+ -Ionen gebildet, während an der Bezugselektrode (Platin) Wasserstoff gebildet wird. Die gebildeten Ag+ -Ionen reagieren mit den X- -Anionen (aus HX) zu AgX, welches potentiometrisch bestimmt wird kann.

Coulometrie: Zu Beginn registriert der Messstromkreis das Potential E des Grundelektrolyten. Treten im Zuge der Verbrennung organische Halogenide in die Messzelle erfolgt eine Potentialänderung. Nun wird solange im Elektrolysestromkreis Ag+ erzeugt, bis das Anfangspotential E wieder erreicht ist. Aus den dabei gemessenen Daten (Stromstärke und Zeit des Stromflusses) kann die benötigte Ladungsmenge und daraus die zu ermittelnde Stoffmenge berechnet werden.

AOX-, EOX- und POX-Bestimmung (Summenparameter)
AOX: Die organische Wasserinhaltsstoffe werden aus der mit Salpetersäure (HNO3) angesäuerten Wasserprobe an Aktivkohle adsorbiert.
Durch eine auf den Adsorptionsschritt folgende Behandlung der Aktivkohle mit einer halogenidfreien Natriumnitrat- (NaNO3-) Lösung werden die anorganischen Halogenverbindungen von der Aktivkohle verdrängt. Anschließend wird die beladene Aktivkohle im Sauerstoffstrom bei 600-800°C verbrannt.
EOX: Organhalogenverbindungen in einer Probe werden mittels Soxhlet-Extraktor und Hexan als Lösungsmittel extrahiert.
Das dabei entstandene Extrakt wird verbrannt , wobei die in der ursprünglichen Lösung vorhandenen Halogene mineralisiert werden und HX gebildet wird.
POX: Die organischen Halogenverbindungen in der zu untersuchenden Probe werden mit einem Sauerstoffstrom ausgetrieben und direkt in das Verbrennungsrohr eingeleitet.

Gaschromatographie

Bei der Gaschromatographie (GC) ist die mobile Phase gasförmig, wogegen die stationäre Phase fest oder flüssig sein kann.

Die Trennung erfolgt in einer Trennsäule, wo sich die verschiedenen Stoffe zum Teil in der stationären Phase lösen, sich teils aber auch in mobilen Phase befinden. Dieser Verteilungsprozess wird durch einen Verteilungskoeffizienten beschrieben, der spezifisch für jeden Stoff ist. Der Anteil eines Stoffes, der in der stationären Phase gebunden ist wird vom Trägergasstrom nicht erfasst und wandert daher nicht im Strom der mobilen Phase. Die unterschiedlichen Verteilungskoeffizienten bewirken unterschiedliche Wanderungsgeschwindigkeiten und führen damit zur chromatographischen Trennung.

Perkin Elmer 2404/3.91; Perkin-Elmer Corp. Analytical Instruments Main Ave. (MS-12), Norwalk, CG 06856 U.S.A.

Quelle: Perkin Elmer Corp., Norwalk

Die flüssige Probe wird vollständig verdampft.
Der Probendampf wird von der mobilen Phase in die Trennsäule gespült.
Entsprechend ihrer Flüchtigkeit bei gegebener Temperatur wandern die Stoffkomponenten unterschiedlich schnell. Es kommt zur Trennung der Stoffe.
Die getrennten Stoffkomponenten erreichen nacheinander den Detektor, dieser bildet von jeder Komponente ein elektrisches Signal, welches von einem Schreiber aufgezeichnet wird. Ein sogenanntes Chromatogramm entsteht.

GC-FID

Flammenionisationsdetektor (FID)

Geeignet für BTEX-Aromaten und Kohlenwasserstoffe.
Das Trägergas mit den aus der GC-Säule eluierten Stoffen wird mit Wasserstoff an einer Metalldüse, welche gleichzeitig die negative Elektrode einer Ionisationskammer darstellt, verbrannt. Die positive Gegenelektrode ist als Ring um die Flamme angebracht, wobei zwischen den beiden Elektroden eine Gleichspannung von ca. 200 V liegt. Der durch organische Stoffe im Messgas hervorgerufene Ionenstrom wird als Spannungsabfall über den Widerstand gemessen. Die Größe des Widerstandes ist in erster Näherung proportional der Anzahl der Kohlenstoff-Atome im Messgas.
Der FID ist der am häufigsten in der GC eingesetzte Detektor, da er äußerst empfindlich gegenüber den Analyten, gleichzeitig aber unempfindlich gegenüber nicht brennbaren Gasen reagiert. Zudem ist er robust und einfach zu handhaben und zeichnet sich durch geringes Rauschen aus.

GC-FID/ECD

Elektroneneinfangdetektor (Electron capture detector ECD)

Zur Bestimmung von CKW's und HKW's
Ein Trägergas (z.B. N2 oder Ar/CH4) wird durch eine -Strahlenquelle (z.B. Ni-63) ionisiert. Dieses ionisierte Trägergas strömt zwischen zwei Elektroden und bildet damit einen messbaren konstanten Hintergrundstrom. Gelangen aus der chromatographischen Säule elektronegative Teilchen (z.B. CKW's) in den Detektor, fangen diese Teilchen Elektronen des ionisierten Trägergases ab.
Durch diesen Elektroneneinfang wird der zuvor konstante Hintergrundstrom abgeschwächt, wobei die Abschwächung proportional zur vorhandenen Analytkonzentration ist.
Eine wichtige Anwendung des ECD ist die Detektion und Bestimmung chlorhaltiger Insektizide.

GC-FID/MS

Massenspektrometrischer Detektor (MS)

Geeignet für Dioxine, PAK's und Furane
Bei dieser Kopplungsmethode von Gaschromatograph und des Massenspektormeters dient dieses lediglich als komplizierter, selektiver Detektor für die quantitative chromatographische Analyse.
Im Massenspektrometer kann das Zerfallsmuster eines beliebigen Peaks zur sicheren Identifikation des Analyten dargestellt und in einer umfangreichen Spektrenbibliothek nachgeschlagen werden.
GC/MS-Geräte werden zur Identifikation verschiedenster, in natürlichen und biologischen Systemen vorkommender, Verbindungen verwendet.

Hochdruck-Flüssigkeitschromatograph mit UV- und Fluoreszenz-Detektor

Bei der Hochdruck-Flüssigkeitschromatographie (HPLC: high performance liquid chromatography) liegt die mobile Phase als Flüssigkeit vor.
Die Trennung erfolgt in einer Trennsäule, wo sich die verschiedenen Komponenten unterschiedlich verteilen. Dieser Verteilungsprozess wird durch einen Verteilungskoeffizienten beschrieben, der spezifisch für jeden Stoff ist. Die unterschiedlichen Verteilungskoeffizienten bewirken unterschiedliche Wanderungsgeschwindigkeiten und führen damit zur chromatographischen Trennung.

Die HPLC unterscheidet sich von der normalen Flüssigkeitschromatographie (LC) dadurch, dass die Trennsäulen und die darin eingesetzten Teilchen bei der HPLC deutlich geringere Durchmesser aufweisen. Dadurch werden wesentlich höhere Trennleistungen erreicht, allerdings ist auch die Überwindung eines relativ hohen Gegendrucks (bis ca. 300 bar) bei der Förderung der mobilen Phase nötig.

UV-Detektor:
Lichtabsorptionsmessung im UV-Bereich

Fluoreszenz-Detektor:
Messung der Fluoreszenz von Stoffen
Anregungsquelle
Hohe Empfindlichkeit

Der Fluoreszenz-Detektor kann dem UV-Detektor nachgeschaltet werden, was zu einer empfindlichen und selektiven Nachweismethode von PAK's führt.