Eine Silberionensperre kann helfen, Messungen präziser vorzunehmen, um Prozesse in ihrer Qualität zu optimieren. Dabei schützt die Methode das empfindliche Diaphragma von Sensoren durch verschiedene Mechanismen, um deren Lebensdauer wartungsarm zu verlängern. Neben der Erhöhung der Messgenauigkeit und der Verringerung von Verschmutzungen hilft die Ionensperre zudem durch ihre antimikrobielle Wirkung, Messgeräte vor Keimen zu schützen.
Anwendungsbereiche von Silberionensperren
Silberionensperren kommen heute in zahlreichen Bereichen zur Anwendung:
- Lebensmitteltechnik
- Labortechnik
- Pharmazie
- diverse Produktionsanlagen
- Desinfektion von Trinkwassertanks in Wohnmobilen
- Kosmetikbranche
- medizinische Verwendung als kolloidales Silber
Einsatzgebiete in der Industrie
Die Silberionensperre wird in der Industrie seit 2007 als patentierte Diffusionssperre eingesetzt. Sie nutzt eine spezielle Technik, die für viele Messverfahren unverzichtbar ist. Insbesondere bei pH-Wert-Messungen ist es wichtig, die Diffusion der Silberionen zu verhindern, da dies zu Verunreinigungen beim Diaphragma der pH-Elektrode führen kann oder in die Messlösung gelangen können. Unpräzise Messergebnisse sind dann die logische Konsequenz.
Einsatzgebiete in der Labortechnik
Silberionensperren spielen in der Labortechnik eine wesentliche Rolle. Sie kommen bei pH-Wert- sowie Temperaturmessungen zur Anwendung. Als Diffusionsbarriere sind Sie wesentlich für die Genauigkeit von Messungen. Die Diffusionssperre befindet sich in den Messelektroden, die optional einen integrierten Temperaturfühler besitzen können.
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In Laboren sowie Produktionsanlagen führen Sulfide, Eiweiße und Aminosäuren häufig zu Verstopfungen von Diaphragmen. Dies verringert die Lebensdauer einer pH-Elektrode erheblich. Die richtige Lösung hierfür ist ein Elektrolyt, der absolut frei von Silberionen ist und so alle Reaktionen bei einem Medium mit Sulfiden unterbindet. Indem eine Ionensperre in das Bezugselement eingebaut wird, können gelöste Ionen den Referenzelektrolyten nicht mehr erreichen. Störende Fällungsreaktionen sind ebenso ausgeschlossen wie ungenaue Messungen.
Welche Arten von Bezugselektrolyten gibt es?
Es gibt unterschiedlichste Arten von Elektrolyten. Anbei zwei praktische Beispiele:
- Bezugselektrolyte werden häufig in der Biotechnologie eingesetzt. Hier stehen proteinhaltige Medien im Mittelpunkt. Ein Ionenaustauscher verhindert das Ausfällen am Diaphragma.
- Bezugselektrolyte für die Nutzung in schwefelwasserstoffhaltigen Medien finden sich oft bei Prozess- und Abwassermessungen. Hier unterbindet ein Gelelektrolyt durch konstanten Innendruck das Eindringen von Ionen aus dem Medium ins Bezugssystem.
Silberionensperre bei pH-Wert-Messungen
Die pH-Wert-Messung gehört zu den häufigsten Messungen im Laborkontext. Hier dient die Ionensperre als Diffusionsbarriere. Dabei kommt ein Glaselektrodenkopf zum Einsatz, der über einen integrierten Temperaturfühler sowie eine Temperaturkompensation verfügt. Auf diese Weise ist eine präzise Ermittlung dieses wichtigen Werts bei chemischen sowie biotechnologischen Prozessen gewährleistet; etwa in Wasseraufbereitungsanlagen.
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Was ist eine Einstabmesskette?
Eine Einstabmesskette besteht aus einer Glaselektrode und der Referenzelektrode, welche den Temperaturfühler enthält. Erstere stellt dem elektrischen chemischen Potenzial die vorhandenen Silberionen zur Verfügung. Die Referenzelektrode bieten ein stabiles Potenzial, um das der Messung in Relation zu setzen. Dadurch kann man eine hohe Standzeit der Elektroden erreichen und die Betriebskosten senken. Mit verschiedenen Arten von Diaphragmen oder unterschiedlichen Glasarten für die Membran lässt sich der Wartungsbedarf von Messeinrichtungen optimieren.
Referenzelektroden mit Silberionensperre optimieren
Referenzelektronen bestehen in der Praxis aus einem Metall in Kombination mit einer schwer löslichen Metallverbindung. Bei pH-Wert-Messungen ist dies ein mit AgCl beschichteter Silberdraht. Beim Potenzial handelt es sich um eine Funktion der Chloridionen-Aktivität, welche die Messung in einer 3-molekularen Kaliumchlorid-Lösung nicht stören soll. In Wasser nur schwer löslich kann sich Silberchlorid jedoch bei entsprechender Konzentration von Chloridionen auflösen. Damit verschwindet die Beschichtung des Silberdrahts und Silberionen lösen sich einfach heraus. Die Folge ist eine defekte Bezugselektrode ohne konstantes Potenzial. Dies lässt sich durch eine Sättigung des Elektrolyts mit Silberionen verhindern.
Silberionensperre als Schutz für Diaphragmen vor Verschmutzung
Schmutz beeinträchtigt die ordnungsgemäße Funktion von Diaphragmen. Ein poröses Diaphragma kann den Übergang zwischen dem Messmedium und der Referenzelektrode empfindlich stören. Verschmutzungen können entstehen durch:
- die Bildung von Komplexen aus Silber- und Chloridionen
- Fällungsreaktionen zwischen Silberionen und Teilen des Messmediums
Die am Diaphragma entstandenen, unerwünschten Potenziale erhöhen dessen Widerstand. Zudem sind eine veränderte Reaktivität sowie verlängerte Ansprechzeit der Elektrode möglich.
Anwendung im Argenthalsystem
Das Argenthalsystem besitzt einen chlorierten Silberdraht in einer Glaspatrone. Diese enthält wiederum einen großzügigen Vorrat an Silberchlorid. Das garantiert eine konstante Sättigung des Elektrolyts. Indem die Ableitung zur Elektrolyt-Kammer als Diffusionsstrecke fungiert, kann der von Silberionen freie Teil der KCl-Lösung genutzt werden.
Der Einbau silberionenfreier Elektrolyte gestattet eine vollständige Silberionensperre. Sich von der Silberelektrode zur Patrone hin entfernende Ionen werden zu Silber reduziert. Als Reduktionsmittel eignet sich ein anorganischer oder organischer Redox-Tauscher. Alternativ kann man auch anorganische Stoffe wie Legierungen, Metalle und Halbmetalle verwenden. Welches Reduktionsmittel sich eignet, hängt von der Höhe des erwarteten Verschmutzungsgrads ab. Messsysteme biotechnologischer Prozesse benötigen eine Sperre, welche das Auftreten und die Freisetzung von toxischen Ionen in Einzelprozessen verhindert.
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Welche Vorteile bieten Silberionensperren?
Silberionensperren bieten Ihnen folgende Vorteile:
- Stabilität des Nullpunkts
- sterilisierbar
- geringe Impedanz
- Anschluss an alle gängigen pH-Transmitter möglich
- verschiedene Temperaturfühler für unterschiedliche Arten von Sensoren
Manche Sensoren sind mit automatischer Temperaturkompensation erhältlich. Sie eignen sich besonders für Prozesse, die breite Temperaturintervalle beinhalten. Dies ist wichtig, da Messfehler oft durch temperaturbedingte Einflüsse entstehen.
Was ist neben der Silberionensperre wichtig bei der Wahl von Elektroden?
Neben der Silberionensperre ist bei der Wahl von Elektroden ein smartes Stecksystem wichtig. Ideal sind universell einsetzbare Ausführungen. Sie gestatten zusätzlich die Kostenoptimierung Ihrer Messsysteme. Die Elektroden sollten herstellerunabhängig arbeiten; das heißt, nicht auf einen bestimmten Sensor begrenzt sein. Ein guter Tipp ist das Stecksystem Vario Pin der Firma Interconnex. Es bietet ein breites Anwendungsspektrum und ist resistent gegen hohe Temperaturen.
Fazit
Silberionensperren sind ein effektiver Hebel zur Qualitätssicherung und zum langfristigen Erhalt von Messeinrichtungen. Sie gestatten es in zahlreichen Anwendungsfeldern, Messungen von Temperaturen sowie pH-Werten zu optimieren und sorgen so für eine zuverlässige Qualitätssicherung in Laboren und der Industrie. Sie sind daher ein essenzielles Instrument, um die Genauigkeit von Messergebnissen kritischer Relevanz zu gewährleisten. Zudem verringern sie den Wartungsaufwand, indem sie Verschmutzungen von Diaphragmen und daraus resultierend der Messlösung verhindern. Letztlich können sie ihrerseits mithilfe spezieller Bezugselektrolyte optimiert werden, um perfekt auf den jeweiligen Bereich zugeschnitten zu sein.
