Entwicklung eines Analysesystems für die Qualitätssicherung von Trinkwasser

Schematische Darstellung des kombinierten Aufbaus aus Destillation zur Probenvorbereitung und Detektion mittels UV-Vis-Absorption

Durch die Kombination aus Destillation und UV-Vis-Spektrometrie lassen sich mit einem wartungsarmen System organische Verbindungen aus Trinkwassermatrix bis in den Spurenbereich detektieren. Das System kann zur zeitlich hochaufgelösten Kontrolle sensibler Wasserressourcen dienen.

Die analytische Kontrolle von Wasserressourcen ist ein notwendiger Baustein der Qualitäts­sicherung und Risikominimierung. Um kurzfristige Schadstoff-Einträge detektieren zu können, bietet sich die Nutzung einer Online-Sensorik an. Systeme zur Messung organischer Verbindungen sind kaum am Markt vorhanden. Dieser Umstand war der Anstoß zur Entwicklung eines Online-Sensorsystems, das möglichst viele der geforderten Randbedingungen erfüllt. Als Probenvorbereitungstechnik wird die Destillation verwendet, die flüchtige organische Analyte von spektralen Störkomponenten (Nitrat, Huminstoffe, Trübung) abtrennt. Zur Detektion dient die UV-Vis-Spektroskopie, die robust ist und über die Nutzung langer Küvetten Bestimmungen bis in den Spurenbereich ermöglicht. Das System wird über eine Mess- und Regeltechnik automatisiert betrieben und kann bis zu vier Analysen pro Stunde durchführen. Die Auswertung erfolgt über intelligente Algorithmen, wodurch die Selektivität und Sensitivität nochmals gesteigert werden kann. Das System kann viele organische Verbindungen aus diversen Wassermatrices bis in den unteren Mikrogramm-pro-Liter-Bereich detektieren. Durch die ausgewählte Verfahrenskombination ist ein langer wartungsfreier Betrieb möglich. Der während des Projekts zunächst realisierte Prototyp-Laboraufbau wurde im Nachgang in weiteren Forschungsvorhaben weiterentwickelt. Das System hat nach wenigen Minuten eine Messung durchgeführt und ist hierdurch gut zur zeitnahen Überwachung sensibler Wasserressourcen geeignet.

Veröffentlichungen

O. Happel, S. Mertineit, H.-J. Brauch, G. Krieg, D. Fey, D. Coric, M. Walter, Online-Sensorsystem zur Überwachung der Wasserbeschaffenheit auf organische Verbindungen Mitt Umweltchem Ökotox 2012, 18(3) 66-69.

O. Happel, S. Mertineit, H.-J. Brauch, Online-Sensor zur Überwachung der Wasserbeschaffenheit auf organische Verbindungen, Vom Wasser 2012, 110(3), 80-83.

G. Krieg, D. Fey, O. Happel, S. Mertineit, Verfahren und Vorrichtung zur Detektion von Fremdstoffen in Wasser, Europäische Patentschrift EP 2786126 B1 (Patenterteilung: 11.10.2017).

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