Projekt 03758/01

Amperometrische Cyanidbestimmung

Projektdurchführung

B.A.U. IngenieurbüroDr. Mahdjour & Dr. Ziegler
Gustav-Müller-Str. 32
10829 Berlin

Zielsetzung und Anlass des Vorhabens

Auf der Grundlage des amperometrischen Meßprinzips mit Silber als Arbeitselektrode soll ein Gerät zur kontinuierlichen Messung von Cyanid in Wässern entwickelt werden. Die Arbeiten sollen dahin führen, daß ein transportables und tragbares Cyanidmeßgerät als Prototyp zur kontinuierlichen und diskontinuierlichen Bestimmung und Überwachung von Cyanid in Wässern entsteht. Das Gerät soll so konzipiert sein, daß die Erfassung einer Cyanidkonzentration von 30 µg/l möglich ist.


Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenThemenschwerpunkte:

- Entwurf und Anfertigung der ersten Konstruktionspläne unter Berücksichtigung von gestellten Anforderungen an das Gerät.
- Auswahl, Eignungsprüfung und Beschaffung der Materialien zum Bau der Meßzelle.
- Fertigung und gegebenenfalls notwendige Konstruktionsveränderungen der Zelle.
- Konzipierung der Elektronik des Meßgerätes, Auswahl und Beschaffung der Materialien, notwendige Änderungen.
- Fertigung der Meßstation.
- Testung des Gerätes mit notwendigen Änderungen und Anpassungen.


Ergebnisse und Diskussion

- Zwei Zellkonstruktionen wurden entworfen und anhand von Cyanidstandards erprobt. Zelle (I) mit röhrenförmigen Ag-Arbeits- und Ni-Hilfselektroden und Zelle (II) mit entsprechenden plattenförmigen Elektroden. Als Referenzelektrode wurde eine AG/AgCI/KCI-Mikroelektrode verwendet. Die Stromversorgung der Zelle erfolgte über einen modifizierten Picoampermeter. Eine miniaturisierte Kolbenpumpe mit entsprechenden Ventilen pumpte den Elektrolyten (2 N NaOH) durch das Meßsystem. Zusätzlich wurde eine Software zur Steuerung sowie zur Meßwertaufnahme und -auswertung entwickelt.
- Die Tests haben gezeigt, daß Zelle (I) eine praktikablere Lösung darstellt. Mit dieser Zelle kann der angestrebte sichere Cyanidnachweis von 30 µg/l erfaßt werden.
- Die Meßanlage wurde an einer technischen Anlage zum Cyanidabbau parallel mit einer ionensensitiven Cyanidelektrode (CN-ISE) zur Kontrolle der Cyanidkonzentration getestet und die beiden Elektroden wurden miteinander verglichen.
- Es zeigte sich, daß die amperometrische Meßmethode gegenüber CN-ISE keine sinnvolle Alternative darstellt. Die Durchflußmeßzelle war gegenüber gelösten Bestandteilen im Wasser (z.B. Schwermetallen) derart anfällig, daß die Membran der Referenzelektrode schnell (nach 1-2 Tagen) verstopfte und ausgetauscht werden mußte. Ein ähnliches Problem lag bei der ionensensitiven Elektrode auch vor. Dieser Nachteil schränkt das Einsatzgebiet der amperometrischen Methode erheblich ein, da die Kontrolle von belasteten Industrieabwässern das Haupteinsatzgebiet der Durchflußmeßzelle sein sollte. Der apparative Aufwand und Stromverbrauch ist bei der amperometrischen Methode erheblich größer als bei der ionensensitiven Elektrode. Beim Betrieb der Durchflußmeßzelle fallen alkalische Abfälle an, die entsorgt werden müssen. Der Anschaffungspreis eines Gerätes zur amperometrischen Cyanidbestimmung mit einer Durchflußmeßzelle ist um ein Vielfaches höher als der einer ionensensitiven Elektrode. Allerdings ist die Empfindlichkeit der Durchflußmeßzelle bei niedrigen Konzentrationen besser als die der ionensensitiven Elektrode. Höhere Anschaffungskosten und das Anfallen von alkalischen Abfällen bei dem Betrieb der Durchflußmeßzelle schränken ihren Einsatz auch bei nicht bzw. schwach belasteten Wässern gegenüber einer ionensensitiven CN-Elektrode ein.


Fazit

- Das auf der Grundlage der amperometrischen Cyanidbestimmung entwickelte Meßgerät zeigt, daß dieses Meßprinzip zur Kontrolle von belasteten Industrieabwässern nicht geeignet ist. Die Membran der Referenzelektrode verstopft und wird deaktiviert.
- Für nichtbelastete Wässer ist dieses Meßsystem aufgrund der Produktion von entsorgungspflichtigen alkalischen Chemikalien und höheren Anschaffungskosten gegenüber ionensensitiven CN-Elektroden zur Cyanidbestimmung nicht marktfähig.
- Aus o. g. Gründen stellt die amperometrische Cyanidbestimmung mit einer Durchflußmeßzelle keine Alternative zur ionensensitiven CN-Elektrode dar.
- Einsatzfähig wäre die Durchflußmeßzelle für spezielle Anwendungen im Bereich von Meßsystemen mit gaspermeablen Membranen. Hier kann die Meßzelle hinter der gaspermeablen Membran und in einem geschlossenen Elektrolytkreislauf zu Detektion von Cyanid Anwendung finden. Die Gefahr ei-ner Membranverschmutzung ist dann nicht vorhanden.
- Eine weitere Einsatzmöglichkeit der Durchflußmeßzelle kann im Bereich der chromatographischen Bestimmung von Cyanid sein.