Flammenphotometrie (AES) – Die wirtschaftliche Messung von Alkali- und Erdalkalimetallen
Aktuell wird die Elementanalytik vielfach mit aufwendigen Verfahren wie AAS, ICP-OES, Titration oder mit ionenselektiven Elektroden durchgeführt. Jetzt zeichnet sich ein Wandel ab und die bewährte Messtechnologie der AES-Flammenphotometrie löst diese häufig sehr teuren und zeitaufwändigen Techniken ab. Durch konsequente Modernisierung der AES (AtomEmissionsSpektroskopie) und den besonderen Blick auf sicherheitstechnische Konzepte erschließen sich für viele kostensensitive Kundengruppen völlig neue Anwendungsfelder – von der automatisierten Wareneingangskontrolle bis hin zur Qualifizierung von FFP-Masken nach DIN 149.
Was wird gemessen?
AES eignet sich insbesondere für die quantitative Bestimmung von Alkalimetallen wie Natrium (Na), Kalium (K) und Lithium (Li) und Erdalkalimetalle wie Calcium (Ca). Die Messung mittels Flammenphotometer erfolgt dabei für diese Elemente simultan in einem Arbeitsschritt.
Messprinzip im Überblick
Das Grundprinzip von AES kennen wir aus dem Chemielabor: Bringt man Kali- oder Alkalimetalle in eine sehr heiße Flamme, erscheint eine für das jeweilige Element charakteristische Flammenfarbe. Bei der AES-Labormessung wird die Analysensubstanz als wässrige Lösung auf Knopfdruck angesaugt und mittels Druckluft als Trägergas feinst vernebelt (Aerosol). Danach wird sie in eine schwach leuchtende Flamme gesprüht. Durch die thermische Anregung der Flamme leuchten die Atome – jedes mit der für sie eigenen charakteristischen Wellenlänge.
Die ausgesandte Strahlung wird durch einen je Element passenden optischen Filter selektiert, so gelangt jeweils nur das Licht einer Wellenlänge auf den entsprechenden Photodetektor. Standardmäßig werden mehrere Detektoren gleichzeitig eingesetzt, so ist die simultane Bestimmung mehrerer Elemente möglich. Je höher die Konzentration eines Elementes, umso stärker ist seine ausgestrahlte Lichtmenge. Über die Leuchtdichte wird die Konzentration der Messlösung bestimmt. Moderne AES-Flammenphotometer berechnen automatisch die notwendigen Kurvenanpassungen, die nicht lineare Effekte ausgleichen und die hohe quantitative Präzision ermöglicht.
Die Stärken der AES
Niedrige Betriebskosten sind eine der Hauptstärken von AES, daneben punktet die Technik der FP8000-Serie von A.KRÜSS Optronic GmbH mit hoher Bestimmungsgenauigkeit von Na, K, Li und Ca bei gleichzeitig hohem Probendurchsatz. Vollkommen modernisierte und verbesserte Sicherheitskonzepte der FP8000-Serie ermöglichen heute den Betrieb auch ohne Anwesenheit von Laborpersonal und damit eine Analytik im 24/7-Betrieb.
AES im Vergleich mit alternativen Messverfahren
| AES* | AAS | ICP - OES | Elektroden | Massen- spektrometer | |
|---|---|---|---|---|---|
| Messbare Elemente | Alkali- und Erdalkalimetalle | VIELE | VIELE | Ein Element pro Elektrode | ALLE |
| Genauigkeit | HOCH | HOCH | HOCH | MITTEL | SEHR HOCH |
| Nachweisgrenzen | ppb bis ppm | ppb bis ppm | ppb bis ppm | ppb bis ppm | ppt und kleiner |
| Kosten pro Messung | NIEDRIG | MEDIUM | HOCH | NIEDRIG | SEHR HOCH |
| Messgeschwindigkeit | SEHR SCHNELL | MITTEL | MITTEL | LANGSAM | MITTEL |
| Multi-Elementmessungen | JA | BEDINGT | JA | NEIN | JA |
| Gerätebedienung | EINFACH | ANSPRUCHSVOLL | ANSPRUCHSVOLL | EINFACH | SEHR ANSPRUCHSVOLL |
| Methodenerstellung | SEHR EINFACH | EINFACH | KOMPLEX | EINFACH | KOMPLEX |
| 24/7 - Messbetrieb | JA | JA | JA | BEDINGT | BEDINGT |
| *AES (AtomEmissionsSpektroskopie) /Flammenphotometer | |||||
Messgeschwindigkeit und 24/7 – Messbetrieb
Die AES ist schnell, der reine Messvorgang dauert nur wenige Sekunden pro Probe und mehrere Elemente können dabei simultan erfasst werden. Durch die Integration von Autosampler und Diluter arbeiten die Modelle FP8600 & FP8700 als vollautomatische Geräte und bewältigen mühelos hohe Messaufkommen im 24/7-Betrieb; je nach Modell ca. 60-120 Proben/Stunde. Mit dem Modell FP8500 steht zudem eine Prozessvariante bereit, die zwischen Kalibrationslösungen und Probenströmen automatisch schalten kann. Das wird für die Vermessung von kontinuierliche Flüssigkeitsströmen oder sehr präzisen Aerosolmessungen eingesetzt.
Ein Beitrag zur Elementanalytik mit Flammenphotometer (AES) wurde auch in der Fachzeitschrift LABO veröffentlicht. Die gesamte Ausgabe LABO finden Sie nachfolgend als Download
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