Die Methode beschreibt die Bestimmung des Sauerstoffgehalts in Wasser mittels des Verfahrens nach Tödt und Teske.
Wasser, das in der Brau- und Lebensmittelindustrie verwendet wird.
Sauerstoff kommt in wechselnden Mengen im Wasser vor. Einen großen Einfluss hat der Sauerstoffgehalt von kaltem Leitungswasser auf eiserne Rohrleitungen. Bei Sauerstoffmangel (unter 2–3 mg/l O2) findet Eisenangriff statt, weil sich keine Schutzschicht ausbilden kann.
Für Kesselspeisewasser hingegen wird weitgehende Sauerstofffreiheit gefordert (je nach Typ des Kessels soll nicht mehr als 0,02–0,5 mg/l vorhanden sein), um Korrosionen zu vermeiden. Bei der Untersuchung von Abwasser hat die Sauerstoffbestimmung große Bedeutung (BSB5-Wert).
Das Messverfahren mit dem Digox-Analysator arbeitet nach dem potentiostatischen 3-Elektroden-Messsystem von Teske und Tödt ohne Membran.
Dabei besteht die Messkathode aus massivem Silber, die Anode aus Edelstahl als Gegenelektrode und die Bezugselektrode aus Silber/Silberchlorid.
Nach Anlegen einer definierten „Polarisationsspannung“ läuft an der Messkathode eine elektrochemische Reaktion ab. Die Sauerstoffmoleküle werden reduziert.
Messelektrode (Silber):
O2 + 2 H2O + 4 e- → 4 OH- (kathodischer Vorgang)
Gegenelektrode (VA):
4 OH- → O2 + 2 H2O + 4 e- (anodischer Vorgang)
Der bei dieser Reaktion fließende Strom ist direkt proportional zur Menge an gelöstem Sauerstoff, wenn die Polarisationsspannung möglichst exakt auf dem Niveau des Diffusionsgrenzstromes fixiert ist.
In diesem Fall stellt sich der Zusammenhang wie folgt dar:
I = K × CO2, wobei K = n × F × A × 1/d
|
I |
= |
Messstrom |
|
CO2 |
= |
Sauerstoffkonzentration |
|
n |
= |
Anzahl der pro Molekül umgesetzten Elektronen |
|
F |
= |
Farady-Konstante |
|
A |
= |
Kathodenoberfläche |
|
d |
= |
Dicke der „ungerührten Grenzschicht“ |
Die Dicke der ungerührten Grenzschicht wird von den hydrodynamischen Verhältnissen an der Messelektrode bestimmt, der Transport der Sauerstoffmoleküle durch die Grenzschicht von temperaturabhängigen Diffusionsvorgängen. Diese beiden klar definierten Einflussfaktoren werden exakt gemessen und kompensiert.
Um die Polarisationsspannung zwischen beiden Elektroden definiert justieren zu können, wird bei DIGOX-Messgeräten eine dritte Elektrode, die Vergleichselektrode eingesetzt. Diese Vergleichselektrode steht über ein Diaphragma mit der Oberfläche der Messelektroden in elektrolytischem Kontakt, ohne dass ein Stoffaustausch stattfinden kann.