Mobilität ist nicht alles

Die Messung des pH-Wertes ist selten ortsgebunden, daher sollten pH-Meter portabel und sowohl im Freien als auch im Labor einsetzbar sein.

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Die Bestimmung des pH-Wertes ist in der Regel einer der ersten Schritte zur Charakterisierung einer flüssigen Probe. Sie dient oft als erster Anhaltspunkt zur Güte eines Produktes oder für den Zustand eines ganzen Systems (z.B. eines Schwimmbads oder eines Teiches).

Das fast ausschließlich bei mobilen pH-Metern verwendete Messprinzip ermittelt das Potenzial zwischen einer Glaselektrode (pH-Elektrode) und der meist wässrigen Probelösung. Eine Halbzellenreaktion an der Glasmembran bildet ein elektrisches Potenzial aus, das in direkter Abhängigkeit zur Wasserstoffionen-Konzentration steht. Die Messung dieses Potenzials wird auf die genormte pH-Skala von 0 bis 14 für wässrige Lösungen umgerechnet.

Größere Flexibilität durch weitere Messgrößen

Mittlerweile werden viele Messungen auch in organischen Lösemitteln durchgeführt. Einige Hersteller haben daher den klassischen pH-Messbereich wässriger Lösungen erweitert. „Um Messungen auch in anderen Medien durchführen zu können, haben wir unsere Geräte auf einen pH-Messbereich von -2 bis 19 eingestellt. Dies gibt dem Anwender eine größere Flexibilität in seinen Untersuchungen“, so Dr. Iris Sound, Applikationspezialistin Elektrochemie bei Schott Instruments.

Dem Anwender-Wunsch nach Flexibilität kommen die Hersteller nicht nur hinsichtlich der Skalenerweiterung des pH-Wertes entgegen. So bieten einige Geräte die Möglichkeit, zusätzlich zum pH-Wert weitere Messwerte zu bestimmen. Neben der Temperatur, die einen entscheidenden Einfluss auf den pH-Wert hat, sind dies:

• Redoxpotenzial
• Sauerstoffgehalt
• Leitfähigkeit.

Diese Parameter können helfen, eine Probe genauer zu charakterisieren. Gerade der Sauerstoffgehalt ist in der Gewässerkontrolle ein extrem wichtiger Wert, um den Zustand eines Ökosystems zu beurteilen. Dies beschreibt auch einen der Haupteinsatzbereiche solcher Multiparameter-Geräte: Sie machen im Feldeinsatz Sinn, wenn es nicht möglich ist, eine Vielzahl einzelner Geräte zu transportieren.

Feldeinsatz erfordert einfache Bedienung und robuste Geräte

Gerade im Feldeinsatz ist es entscheidend, dass die eingesetzte instrumentelle Analytik den zum Teil extremen Bedingungen gewachsen ist. Neben der Robustheit ist die Bedienung ein wichtiges Kriterium für die Entscheidung zum Kauf eines bestimmten pH-Meters.

„Vor allem die einfache Bedienbarkeit der Geräte ist im Feldeinsatz von entscheidender Bedeutung“, so Holger Blaak, Leiter Produktmanagement bei Knick. So kann eine einwandfreie Bedienung mit Handschuhen im Winter durchaus nötig sein. Auch die Steuerung des Gerätes mit nur einer Hand hat Vorteile, da man mit der anderen Hand oft die Sonde in die Probe halten muss (s. Abb. 1).

Außerdem sollten die Geräte wasserdicht sein und eine gute Temperaturkompensation bieten. Sie müssen im Winter bei Minusgraden ebenso gut funktionieren wie im Sommer bei hohen Temperaturen. Daneben spielen aber noch andere Eigenschaften eine Rolle: Mechanische Robustheit, kompakte Bauweise, intelligente Aufbewahrungsmöglichkeiten wie kompakte Koffer für Gerät und Sensoren, die eine langwierige Suche nach den richtigen Sensoren vermeiden. Außerdem ist lange Betriebsdauer mit Batterien oder Akkus eine wichtige Voraussetzung, um nicht am Messort unverrichteter Dinge abziehen zu müssen.

Ein weiterer wichtiger Punkt ist die Erfassung der Messdaten zu Dokumentationszwecken. Natürlich ist das mitgeführte Logbuch ebenso wie das händisch auszufüllende Protokollblatt nach wie vor ein beliebtes Hilfsmittel. Aber mit der flächendeckenden Einführung der computergestützten Datenverarbeitung und der Vermeidung von Übertragungsfehlern kann es sinnvoll sein, die Messdaten elektronisch zu erfassen, den Probenort beispielsweise mit einer ID-Nummer zu kodieren und die Daten im Labor automatisch auf einen Rechner zu überspielen. Aus diesem Grund sind bereits viele Geräte nicht nur mit einem Datenspeicher ausgestattet, sondern protokollieren neben dem Messwert auch Messort, Datum und Uhrzeit. Für die GLP-konforme Analytik ein notwendiger Faktor. Ein zusätzlicher Vorteil ist es, wenn der Hersteller ein geeignetes Programm zur Datenerfassung liefern kann, mit dem es möglich ist, die erfassten Messdaten in gängige Standardformate zu exportieren.

Vorteile durch portable pH-Messgeräte

Transportable Messgeräte sind die richtige Antwort auf die Frage nach Flexibilität, Robustheit und Präzision in einer Einheit. Moderne Technik erlaubt in kompakten Geräten Leistungen, die den hohen Ansprüchen an moderner Messtechnik genügen. In den kommenden Jahren werden neue Konzepte den Markt der Taschengeräte verändern. Dokumentationspflichten mit Datenauthentifizierung wie sie in der pharmazeutischen Industrie gang und gäbe sind, werden mittelfristig auch im Umweltbereich Einzug halten. Damit ergeben sich neue Anforderungen an Geräte und Sensoren, um Zuordnungen zwischen Messgerät und Sensor bzw. Bediener und Messgerät entsprechend abbilden zu können. Im Bereich Meine personalisierte LaborPraxis finden Sie eine Marktübersicht von Herstellern mobiler pH-Meter. Die Unternehmen hatten die Möglichkeit, zwei Systeme aus ihrem Portfolio vorzustellen. Die Übersicht wurde anhand von Selbstauskünften der teilnehmenden Firmen erstellt und erhebt keinen Anspruch auf Vollständigkeit.

*M. Platthaus, Redaktion LaborPraxis, E-Mail: marc_platthaus@laborpraxis.de

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