Phosphat-Analytik – manuell und automatisiert

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Welche Maßnahmen werden zur Beseitigung von Störungen und zur Konservierung der Probe vorgeschrieben?

Die sofortige Analyse nach Probenahme empfehlen alle Normen. Am Probenahmeort sollen Maßnahmen eingeleitet werden, die eine Störung des Verfahrens verhindern können. Für die Orthophosphat-Bestimmung wird bei längerer Lagerung der Probe eine Membranfiltration (0,45 μm) beschrieben. Die Gesamtphosphorbestimmung erfolgt aus der unfiltrierten Probe. Bei längerer Lagerung der Probe wird das Ansäuern mit Schwefel-, Salz- oder Salpetersäure vorgeschlagen.

Falsch positive Ergebnisse können durch Arsenat hervorgerufen werden, weil dieses einen Farbstoff bildet, der dem des Phosphats ähnelt. Chrom, Vanadium, Kupfer und Silicate verstärken die Farbe bzw. die Absorption. Falsch negative Ergebnisse können durch Fluorid (hemmt die Farbstoffbildung), Nitrit (Ausbleichen des Farbstoffs) und oxidierende Stoffe (Reaktion mit Ascorbinsäure) hervorgerufen werden. Weitere Störungen können durch Eisen und Sulfide hervorgerufen werden. Der Aufschluss von Proben mittels Kaliumperoxodisulfat kann durch CSB-Gehalte, die dem 10-fachen des Phosphat-Gehalts entsprechen, gehemmt werden. Durch eine Verdünnung der Probe kann diese Störung behoben werden. Nach einem Aufschluss der Proben für die Gesamtphosphorbestimmung werden keine Störungen durch Silikat, Fluorid, Nitrit und Eisen beobachtet.

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Das manuelle Verfahren setzt Thiosulfat zur Beseitigung von Arsenat und Sulfaminsäure zum Zersetzen von Nitrit ein. Gefärbte Proben stören hier die photometrische Messung. Dies kann durch Messung einer Blind- oder Kompensationslösung berücksichtigt werden. Gegebenenfalls kann die Eigenfärbung mittels Aktivkohlefiltration entfernt werden. Auf mögliche Störungen der automatisierbaren Techniken, wie z.B. Verstopfen von Transportschläuchen, sowie deren Vermeidung (z.B. Membranfiltration, Zugabe geeigneter Puffer- oder Tensidlösungen) wird in den jeweiligen Normen hingewiesen und konnte für ein harmonisiertes Verfahren übernommen werden.

Unter welchen Bedingungen wird die Analyse durchgeführt?

Tabelle 2 fasst die verfahrensspezifischen Durchführungsbedingungen zusammen. Anmerkung: In den Normen werden die Konzentrationen der Chemikalien in den Reagenzlösungen als Massenkonzentrationen in der Einheit zum Beispiel mg/L angegeben. Für den Vergleich wurden die Reagenzienkonzentrationen in die Einheit mmol/L umgerechnet. Die Analysenzeiten für die automatisierten Verfahren hängen von Fließraten sowie Durchmesser und Länge der verwendeten Schläuche ab. Für die Farbstoffreaktion werden Reaktions- bzw. Inkubationszeiten zwischen 9 Minuten und 30 Minuten beschrieben. Die Reaktionstemperaturen werden mit 25 bis 60 °C angegeben. Die photometrische Detektion wird einheitlich bei 880 nm durchgeführt. Eine Erhöhung der Temperatur auf 70 °C führt nach Su-Cheng Pai et al. [2] zu einer schnelleren Ausbildung des Farbstoffs und seines Absorptionsmaximums. Störungen durch Silikate können ab einer Temperatur von 25 °C vernachlässigt werden. Kürzeste Zeiten für die Erreichung des Absorptionsmaximums konnten Drummond et al. [3] mit einem Verhältnis von Hydronium- zu Molybdat-Ionen von ungefähr 70:1 und einem pH-Wert zwischen 0,57 und 0,76 erreichen. Die in Tabelle 1 aufgeführten Verfahren beschreiben unterschiedliche Ansätze für die Gesamtphosphorbestimmung, die nicht ohne weiteres vergleichbar sind (s. Tab. 3).

Die Anwendung z.B. eines Druckaufschlusses mit Temperaturen über 100 °C kann im Vergleich zum offenen Aufschluss weitere aufschließbare Phosphor-Verbindungen erfassen, wodurch ein gegebenenfalls höheres Gesamtphosphor-Ergebnis erklärbar wäre.

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