DE3741664C1 - Kolorimetrisches Pruefroehrchen - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein Prüfröhrchen mit einem Indikator zur kolorimetrischen Anzeige von Nachweisstoffen, welches eine zur Umgebung hin mit einer für den Nachweisstoff permeablen, hydrophoben Membran verschlossene Öffnung besitzt.

Ein derartiges Prüfröhrchen ist aus der CA-PS 11 57 355 bekanntgeworden.

Das bekannte Prüfröhrchen besitzt eine mit einer permeablen Membran verschlossene Öffnung, durch welche gasförmige Schadstoffe aus der Atmosphäre an einen Indikator gelangen und dort zu einer Verfärbung führen. Durch Wahl geeigneter Membranmaterialien, z.B. Silicongummi wird eine gezielte Selektivität für die nachzuweisenden gasförmigen Schadstoffe erreicht.

Das bekannte Prüfröhrchen wird für den Nachweis von gasförmigen Schadstoffen in der Umgebungsluft eingesetzt. Die zunehmende Verschmutzung von Gewässern mit wasserlöslichen Schadstoffen erfordert jedoch auch deren Überwachung.

Für die Messung chemischer Verunreinigungen in Wasserproben wird gemäß DE-Z: Drägerheft 325, Seite 18-20 (1983) ein entsprechend geeignetes Prüfröhrchen an eine Waschflasche angeschlossen, in der sich die zu untersuchende Wasserprobe befindet. Mit Hilfe einer angeschlossenen Gasspürpumpe wird Luft durch die Waschflasche gepumpt, welche den zu untersuchenden Schadstoff aufnimmt und durch das Prüfröhrchen fördert. Die Durchführung einer solchen Messung ist umständlich und benötigt mehrere, aufeinander abgestimmte Geräte, wie Waschflasche, Prüfröhrchen und Förderpumpe.

Der vorliegenden Erfindung liegt somit die Aufgabe zugrunde, ein Prüfröhrchen auf der Grundlage der kolorimetrischen Anzeige auch für die Überprüfung von in Flüssigkeiten gelösten Gasen einsetzbar zu machen.

Die Lösung der Aufgabe wird dadurch erzielt, daß die Membran mit einem in einer Flüssigkeit löslichen Überzug versiegelt ist.

Da die Prüfröhrchen nur während der Messung in der Flüssigkeit auf den nachzuweisenden Schadstoff reagieren sollen, muß verhindert werden, daß während der Bereitschaftszeit oder der Inbetriebnahme in Luft etwa vorhandene Schadstoffe durch die Membran in das Prüfröhrchen permeieren und dort zu einer ungewollten Verfärbung und somit zu einer Verfälschung der späteren Anzeige führen. Deshalb ist es zweckmäßig, die Membran mit einem in einer Flüssigkeit löslichen Überzug zu versiegeln. Während der Verweilzeit in Luft bleibt somit der Indikator des Prüfröhrchens gegenüber den nachzuweisenden Schadstoffen verschlossen. Sobald es jedoch in eine Flüssigkeit getaucht wird, in welcher der Überzug löslich ist, löst sich der Überzug auf und das in der Flüssigkeit gelöste nachzuweisende Gas permeiert durch die Membran. Die den Überzug auflösende Flüssigkeit kann dabei vorzugsweise die zu untersuchende Flüssigkeit selbst sein, oder es ist ein anderes geeignetes Lösungsmittel, in welches die Membran vor Eintauchen in die zu untersuchende Flüssigkeit eingebracht wird.

Zweckmäßigerweise besteht der Überzug aus einem organischen oder anorganischen Salz. Besonders vorteilhaft hat sich dazu Lithiumchlorid (LiCl) erwiesen, aber auch ein Überzug aus Kupfersulfat ist sehr gut geeignet.

Der Überzug verschließt die Poren der Membran und hindert somit gasförmigen Schadstoff am Zutritt zu dem Indikator. Erst nach Entfernung des Überzugs durch das Lösungsmittel oder durch die zu untersuchende Flüssigkeit selbst (z. B. Wasser) wird das Salz gelöst und die Poren der Membran freigewaschen.

Eine besonders vorteilhafte Ausgestaltung des Prüfröhrchens ist dadurch gegeben, daß an dem der mit der Membran versehenen Öffnung entgegengesetzten Ende des Röhrchens in seinem Innenraum eine luftgefüllte Kammer vorgesehen ist. Dadurch wird erreicht, daß während der Probenahme in der Flüssigkeit das Prüfröhrchen mit seiner Membran stets wie eine Boje in der Flüssigkeit eingetaucht bleibt. Dadurch wird die Zuverlässigkeit der Probenahme erhöht.

Ein günstiges Verfahren zum Herstellen eines Überzuges zur Versiegelung der Membran besteht darin, daß die Membran mit einer heißgesättigten Lösung des zur Versiegelung vorgesehenen Salzes in Wasser unter Zugabe eines Netzmittels im Überschuß benetzt und anschließend das Lösungsmittel verdunstet wird. Dieser Vorgang kann nach Bedarf mehrfach wiederholt werden. Durch den hohen Gehalt an Netzmittel, z. B. Ethylalkohol, wird die hydrophobe Eigenschaft des Membranmaterials aufgehoben, so daß die Lösung die Membran benetzen kann und die gelösten Salze in die Poren der Membran eindringen können. Nachdem das Lösungsmittel verdunstet ist, kristallisieren die gelösten Salze aus und verstopfen auf diese Weise die Membranporen. Erst wenn nachträglich das so versiegelte Prüfröhrchen beispielsweise in Wasser zur Untersuchung eintaucht, werden die Salzkristalle aus den Poren herausgewaschen und diese geöffnet.

Geeignete Membranmaterialien sind Polyethylen, Polytetrafluorethylen (PTFE), Polyvinylidenfluorid (PVDF), Polyvinylchlorid, Polypropylen oder deren Copolymerisate. Als versiegelnder Überzug eignen sich neben Kupfersulfat auch Natriumchlorid und Natriumsulfat. Geeignete organische Salze sind Saccharide, die auch eine hohe Alkohollöslichkeit haben, aber auch Polyvinylalkohol, Carbonsäuren und Polyalkohole.

Zum leichteren Aufbringen und einer besseren Haftung des versiegelnden Überzuges kann es zweckmäßig sein, während der Benetzung im Innenraum des Prüfröhrchens einen Unterdruck anzulegen. Dies wird zweckmäßigerweise dadurch erzielt, daß ein unterdruckerzeugendes Mittel (z.B. eine Pumpe) an einen verschließbaren Absaugstutzen angeschlossen ist, welcher mit der Röhrchenhülle in Strömungsverbindung ist. Während der Benetzung der Membran mit beispielsweise einem anorganischen Salz können die gelösten Salze leichter in die Poren eindringen, und es kommt somit schon früher zu einer völligen Versiegelung der Membranoberfläche.

Eine besonders vielfältig einsetzbare Anordnung der Prüfröhrchen wird dadurch erzielt, daß mehrere, für verschiedene Nachweisstoffe empfindliche Einzelröhrchen vorgesehen sind, deren Öffnungen von einer gemeinsamen, für die nachzuweisenden Schadstoffe permeablen Membran verschlossen sind. Dadurch ist es möglich, zur gleichen Zeit die zu untersuchende Flüssigkeit auf mehrere möglicherweise anwesende Schadstoffe zu überprüfen.

Eine weitere sehr einfache Ausführungsform eines Prüfröhrchens besteht darin, daß die versiegelte Membran an dem mit einer abbrechbaren Spitze versehenen Ende des Röhrchenkörpers angeordnet ist. Dadurch wird erreicht, daß das Prüfröhrchen während seiner Bereitschaftszeit durch die noch intakte Spitze vor einem eventuell gasförmigen Schadstoff geschützt ist. Die Versiegelung braucht dann nur für die Zeit vom Brechen der Spitze bis zum Einbringen in die Flüssigkeit zu schützen und kann daher schwächer ausgeführt sein. Damit läßt sich die Anzeigeverzögerung klein halten.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird anhand der schematischen Zeichnung dargestellt und im folgenden näher erläutert.

Es zeigen

Fig. 1 die Darstellung eines Prüfröhrchens mit einer versiegelten Membran,

Fig. 2 die Darstellung eines Prüfröhrchens mit einer abbrechbaren Spitze.

In Fig. 1 ist ein Prüfröhrchen (1) dargestellt, dessen Röhrchenkörper (2) mit einem Indikator (3) gefüllt ist, der zwischen einem gasdichten Verschluß (4) und einem porösen Stopfen (5) gehalten ist. Längs des Indikators (3) sind auf dem Röhrchenkörper (2) Anzeigemarkierungen (6) aufgetragen. Die der zu untersuchenden Umgebung auszusetzende Öffnung (7) des Prüfröhrchens (1) ist mit einer kappenförmigen Membran (8) überzogen. Die Membran (8) ihrerseits besitzt einen Überzug (9) zur Versiegelung ihrer Oberfläche. An dem der Öffnung (7) gegenüberliegenden Ende des Röhrchenkörpers (2) befindet sich eine gasdichte Luftkammer (10).

Nach Eintauchen in die zu untersuchende Flüssigkeit löst sich der Überzug (9) auf, die Oberfläche der Membran (8) wird frei und das nachzuweisende Gas permeiert durch die Membran (8) und den porösen Stopfen (5) in den Indikator (3) und führt dort zu einer fortschreitenden Verfärbung des Indikators, die bei einem Röhrchenkörper (2) aus Glas an der Anzeigemarkierung (6) direkt ablesbar ist.

In Fig. 2 ist eine weitere Ausführungsform eines Prüfröhrchens (11) dargestellt, deren der zu untersuchenden Umgebung auszusetzende Öffnung (7) mit einer an einer Einschnürung (13) abbrechbaren Spitze (12) verschlossen ist. Die permeable Membran ist in Form eines durchlässigen Stopfens (18) gebildet und zur Öffnung (7) hin mit einem schichtförmigen Überzug (19) versiegelt. Die Versiegelung erfolgt, solange noch beide Rörchenenden offen sind und erst allein der Stopfen (18) eingebracht ist. In diesem Zustand ist das Ende bei (12) in die Versiegelungs-Lösung eingetaucht, während eine nicht dargestellte Pumpe an das Ende bei (10) als Absaugstutzen angeschlossen ist. Nach Ausbildung der Versiegelung erfolgt die restliche Füllung des Röhrchens und das Verschließen der beiden Enden.

Die übrigen Einzelheiten entsprechen denen der Fig. 1 und sind demzufolge mit denselben Bezugsziffern versehen.

Claims (10)

1. Prüfröhrchen mit einem Indikator zur kolorimetrischen Anzeige von Nachweisstoffen, welches zur zu untersuchenden Umgebung hin eine mit einer für den Nachweisstoff permeablen, hydrophoben Membran verschlossene Öffnung besitzt, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (8) mit einem in einer Flüssigkeit löslichen Überzug (9) versiegelt ist.

2. Prüfröhrchen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Überzug (9) aus einem organischen Salz besteht.

3. Prüfröhrchen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Überzug (9) aus Lithiumchlorid (LiCl) besteht.

4. Prüfröhrchen nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Überzug (9) aus Kupfersulfat besteht.

5. Prüfröhrchen nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß an dem der Öffnung (7) entgegengesetzten Ende des Röhrchens (1) in seinem Innenraum eine luftgefüllte Kammer (10) vorgesehen ist.

6. Verfahren zum Herstellen eines Überzuges nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Membran (8) mit einer heißgesättigten Lösung des zur Versiegelung vorgesehenen Salzes in Wasser unter Zugabe eines Netzmittels im Überschuß benetzt und anschließend das Lösungsmittel verdunstet wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß während der Benetzung im Innenraum des Prüfröhrchens (1) ein Unterdruck angelegt wird.

8. Prüfröhrchen zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß an dem Röhrchenkörper (2) ein verschließbarer Absaugstutzen vorgesehen ist.

9. Prüfröhrchen nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Anordnung mehrerer, für verschiedene Nachweisstoffe empfindlicher Einzelröhrchen, deren Öffnungen von einer gemeinsamen, für die nachzuweisenden Schadstoffe permeablen Membran verschlossen sind, vorgesehen ist.

10. Prüfröhrchen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die versiegelte Membran (18, 19) an dem mit einer abbrechbaren Spitze versehenen Ende des Röhrchenkörpers (20) angeordnet ist.