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Laborautomat zur Bestimmung der Partikelgrößenverteilung in mineralischen Böden nach DIN ISO 11277

Automatisierte Sedimantationsanalyse mit dem Sedimat 4-12 für präzise und reproduzierbare Ergebnisse

Sedimat 4.12

Körnungsdreieck

Homogenisieren der Probe

Reinigungsposition nach Probenentnahme

Grundlage für den Sedimat 4-12 bildet die KÖHN-Analyse nach DIN ISO 11277, das bisher einzige rationelle Messverfahren, das bei gleicher Abhängigkeit von der Kornform identische Ergebnisse zur Sedimantationsanalyse liefert. An einer vorher homogenisierten und von Carbonaten und organischer Substanz getrennten Bodenprobe wird die Sinkgeschwindigkeit der Bodenpartikel untersucht.

Der Feinboden setzt sich aus den Fraktionen Grobschluff (gU), Mittelschluff (mU), Feinschluff (fU) und Ton (T) zusammen. Eine Veranschaulichung dazu stellt das Körnungsdreieck dar. Durch die unterschiedlichen Partikelgrößen (< 2,0 µm - < 63 µm) und -formen besitzen die einzelnen Fraktionen unterschiedliche Sinkgeschwindigkeiten. Eine kontrollierte Sedimentation der homogenisierten Bodensuspension kann auf Grund der unterschiedlichen Sinkeigenschaften zur Trennung und somit zur Quantifizierung der einzelnen Anteile genutzt werden. Während des Absinkvorgangs werden zu definierten Zeiten definierte Volumina in einer definierten Höhe aus der Suspension entnommen, deren Masse an Feststoffgehalt im Nachhinein ermittelt wird. Die händische Versuchsdurchführung birgt aufgrund der hohen Genauigkeitsanforderungen viele Fehlerquellen und ist wegen der langsamen Sinkgeschwindigkeit von Feinboden-Partikeln sehr langwierig.

Durch die Automatisierung dieses Messverfahrens wird der Arbeitsaufwand deutlich reduziert und die Genauigkeit erhöht. Subjektive Messfehler werden ausgeschlossen. Auch Temperaturschwankungen, Erschütterungen und Verwirbelungen, welche einen großen Einfluss auf die Messgenauigkeit haben, werden minimiert. Da die Arbeit auf Probenvorbereitung und Auswertung beschränkt wird, kann mit dem Sedimat 4-12 je Arbeitstag eine vollständige KÖHN-Analyse an zwölf Proben für alle vier Fraktionen ausgeführt werden. Die exakte Einhaltung der Versuchsparameter bei Homogenisierung, Temperaturführung und Pipettierung führt zu einem statistisch sicheren Ergebnis. Das Streumaß bei Wiederholung an gleichen Proben mit dem Sedimat liegt bei < 1 %.

Der automatisierte Versuchsablauf umfasst drei Arbeitsschritte:

Temperieren:
Die Proben stehen während des gesamten Versuchsablaufes in einem auf 25 °C temperierten Wasserbad, um die Temperaturkonstanz zu gewährleisten. Für einen Temperaturausgleich müssen die Proben mindestens 30 Minuten im Wasserbad verbleiben, bevor der Versuch starten kann. Die exakte Einhaltung der Temperatur ist wichtig und auch nach Köhn vorgeschrieben, da diese einen sehr großen Einfluss auf die Sinkgeschwindigkeit der Partikel hat.

Homogenisieren:
Die Bodenproben werden mittels eines Propellerrührers mit variabler Drehzahl und Eintauchtiefe aufgerührt. Speziell entwickelte Rührroutinen gewährleisten eine vollständige Homogenisierung. Um Verfälschungen durch Verschleppung zwischen den Proben zu verhindern, wird der Rührer vor jedem Probenwechsel in einem Spülbad gereinigt und durch sehr hohe Drehzahlen getrocknet.

Pipettieren:
Die Suspension wird mittels Kolbenhubpipette mit seitlichen Ansaugöffnungen entnommen. Die vorgeschriebene Eintauchtiefe wird über einen optischen Oberflächensensor kontrolliert, sodass diese unabhängig vom Füllstand des Probengefäßes immer exakt gleich ist. Für die Fraktion 1 (gU) wird die Probe in 20 cm Tiefe, für die Fraktion 2-4 (mU, fU, T) in 10 cm unterhalb der Wasseroberfläche entnommen. Das Ansaugen der Suspension beginnt drei Sekunden nach erreichen der vorgeschriebenen Eintauchtiefe. Die pipettierte Menge der Suspension von 10 ml ist dabei durch den Kolbenhub definiert.

Nach dem Ansaugen fahren Pipette und Sensor zu einer Reinigungsstation, bei der über einen Schwamm anhaftende Tropfen der Suspension abgesaugt werden.

Anschließend wird der Pipetteninhalt in ein Wägeglas auf einer definierten Position im Probenmagazin entleert. Innen- und Außenraum der Pipette werden getrennt mit Wasser gespült, wobei die Innenspüllösung ebenfalls in das Wägeglas überführt wird, um eventuell anhaftende Feinboden-Partikel mit zu erfassen.

Fordern Sie jetzt weitere Informationen an oder laden Sie sich unsere Broschüre herunter.


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