DD147286A5

DD147286A5 - Bestimmung der ionenkonzentration und des spezifischen gewichts von fluessigkeitsproben

Info

Publication number: DD147286A5
Application number: DD79216740A
Authority: DD
Inventors: Richard D Falb; Sisto N Stiso; Yung-Chyung Wang; William I White; Rodric H White-Stevens
Original assignee: Miles Lab
Priority date: 1978-11-08
Filing date: 1979-11-07
Publication date: 1981-03-25
Also published as: FI82143B; IE791975L; NO154475C; MX154075A; NO793593L; LU81861A1; IE48854B1; NO154475B; AU529060B2; ES485718A0; CA1141275A; AT367911B; IT7950723A0; BR7907225A; ATA715979A; AU5219279A; IL58545A; JPS55101047A; GB2037981A; FI82143C

Abstract

Es wird eine Zusammensetzung zur Bestimmung der Ionenstaerke oder Dichte einer waeszrigen Testprobe offenbart, wobei die Zusammensetzung einen schwach sauren oder schwach basischen Polyelektrolyten, der zumindest teilweise neutralisiert ist, und ein Indikatormittel aufweist, das eine nachweisbare Reaktion auf den Ionenaustausch zwischen dem Polyelektrolyten und der Probe geben kann. Die Testvorrichtung besteht aus einer Traegermatrix, die mit der Testzusammensetzung vereinigt ist, und das Verfahren fuer deren Anwendung sieht das Zusammenbringen einer waeszrigen Testprobe mit der Vorrichtung und die Beobachtung einer nachweisbaren Reaktion vor.

Description

A-

12 657 57

Bestimmung der lonenkonzentration and des spezifischen Gewichts von Flüssigkeitsproben

Erfindung^

Die Erfindung betrifft die Bestimmung der lonenstärke oder Dichte einer Testprobe» Genauer gesagt betrifft sie eine Zusammensetzung, eine Testvorrichtung und ein Verfahren zur Bestimmung der Ionenstärke oder Dichte einer wäßrigen Testprobe,

Charakteristik der bekannten technischeη Lösimgen:

Die Bestimmung der Dichte einer Flüssigkeit wird auf zahlreichen Fachgebieten vorgenommen· So wenig miteinander verwandte Fachgebiete wie das Brauereiwesen., die Urinanalyse, die Wasserreinigung, die Zubereitung von Trinkwasser an Bord eines auf See be-

.ι ι?.*) iqpn ₊ £ ^r\ '{ μ ^:> Π

findlichen Schiffes usw, erfordern alle die Messung der Dichte. Selbstverständlich würde durch eine schnelle und leichte Methode zur Bestimmung dieser Eigenschaft der Stand vieler wissenschaftlicher Fachgebiete, einschließlich jeder Technik, bei der eine schnelle und genaue Bestimmung der Dichte von Nutzen sein würde, verbessert werden. Wenn beispielsweise eine medizinisch-technische Assistentin die Dichte einer Urinprobe innerhalb weniger Sekunden genau bestimmen könnte, dann würden die schnellen Ergebnisse nicht nur dem Arzt bei der Diagnose helfen,'sondern die Leistungsfähigkeit des Laboratoriums .würde auf einen Grad erhöht, bei dem erheblich mehr Analysen angefertigt werden können als es bisher der Fall war.

Wenn sich die Erfindung auch für die verschiedensten Anwendungsmöglichkeiten eignet, so soll hier zum besseren Verständnis die Beschreibung vor allem hinsichtlich der Bestimmung der Ionenstärke oder Dichte von Urin erfolgen. Anwendungsmöglichkeiten für andere Fachgebiete werden aus den Kenntnissen über die Anwendung der Erfindung für die Urinanalyse deutlich·

Die Bestimmung der Urindichte ist für das Verständnis und die klinischen Maßnahmen bei Elektrolytstörungen von ganz besonderem Wert. Daher sollte eine vollständige Urinanalyse eine Bestimmung der Dichte beinhalten und tut es auch im allgemeinen. Normalerweise würde eine derartige Bestimmung die direkte Kessung der Dichte mit einem geeigneten Gerät umfassen, aber ebenso nützlich ist die Messung einer verwandten Eigenschaft wie der Osmolalität oder der lonenstärke, von der Rückschlüsse auf die entsprechenden Werte der Dichte gezogen werden können.

Die Dichte ist eine dimensionslose Größe und bezieht sich im Falle einer Lösung auf das Masseverhältnis eines bestimmten Volumens der Lösung zu dem eines gleichen Volumens V/asser

bei der gleichen Temperatur.· Bei Lösungen wie Urin ist die Dichte eine Funktion der Anzahl, Dichte, Ionenladung und Masse der verschiedenen Arten gelöster Stoffe.

Bei den dem bisherigen Stand der Technik entsprechenden Verfahren zur Bestimmung der Dichte werden Hydrometer, Urinometer,. Pyknometer, Gravimeter und ähnliche Geräte verwendet. Obwohl die bisherigen Verfahren in den meisten Fällen eine ausreichende Empfindlichkeit besitzen, müssen bei allen zerbrechliche, umfangreiche Instrumente verwendet werden, die ständig gereinigt, gewartet und geeicht v/erden müssen, damit ständig ihre Zuverlässigkeit gewährleistet ist. Außerdem ist der Gebrauch dieser Instrumente mit vielen Unzulänglichkeiten verbunden. Es können sich Schwierigkeiten bei der Ablesung des Meniskus ergeben. Schaum oder Blasen auf der Oberfläche der Flüssigkeit können die Anzeige stören« Urinometer haben die Neigung, an den Seiten des die flüssige Probe enthaltenden Gefäßes haften zu bleiben. Bei Urin ist die Probemenge häufig für die Aufnahme eines der oben genannten Geräte zu gering.

Eine Neuerung, bei der alle oben genannten Nachteile wirklich ausgeschaltet wurden und die Möglichkeit der raschen Osmolalitäts (ergo der Dichte)-BeStimmung gegeben ist, wird in der US-PS Nr. 4.015.462, eingereicht von Greyson, u„ a., am 8. Januar 1976 und dem Anmelder zugeteilt, offenbart. In dieser Patentschrift wird eine Erfindung beschrieben, bei der eine Trägerraatrix mit osmotisch zerbrechlichen Mikrokapseln vereinigt ist, deren Wandungen aus einem semipermeablen Membranmaterial bestehen. Innerhalb der Wandungen ist eine Lösung.eingeschlossen, die eine färbende SubstsJnz enthält. Wenn die Kapseln mit einer Lösung in Berührung kommen, deren*Osmolalität geringer als die in den Kapseln herrschende ist, entsteht ein osmotischer Gradient, an den Kapselwänden in Richtung zur geringeren Osmolalität, wodurch der hydrostatische Druck in den Kapseln so erhöht wird, daß diese quellen ur1 schließlich zerreißen und den Färb-

inhalt freigeben. Die· Menge der durch diesen Vorgang gebildeten Farbe ist eine Funktion der Dichte der Lösung.

Aus der vorstehenden Beschreibung ist zu entnehmen, daß die Dichte nicht nur mit Hilfe der zahlreichen Geräte direkt gemessen werden kann, sondern daß es auch möglich ist, die Dichte unter Anwendung indirekter Mittel wie der Osmolalität einer Lösung zu messen. Eine andere Möglichkeit zur Beurteilung der Dichte ohne ihre indirekte Messung ist eine Bestimmung, die der Ionenstärke einer Lösung proportional ist. Diese Verfahrensweise wird bei der vorliegenden Erfindung angewandt. Es ist allgemein bekannt, daß die Dichte eines wäßrigen Systems stark durch die Anwesenheit geladener Spezies beeinflußt wird. So ist es daher bei ionischen Lösungen möglich, die Dichte' der entsprechenden Lösungen über Messungen proportional zu ihrer lonenstärke ziemlich genau zu schätzen, und diese Messungen dann mit einem vorgeeichten Bezugssystem zu vergleichen.

Die Bezeichnung "lonenstärke" bezieht sich auf die mathematische Beziehung zwischen der Anzahl unterschiedlicher Arten von Ionenspezies in einer bestimmten Lösung und ihren Jeweiligen Ladungen. So kann die lonenstärke, /U, mathematisch durch die Formel

dargestellt werden, in der c die Molkonzentration einer bestimmten lonenspezies ist und ζ der absolute Wert ihrer Ladung ist. Die Summe £ wird für alle unterschiedlichen Arten von Ionen in Lösung ermittelt.

In der US-PS Nr. 3.449*080 wird die Messung von gelösten

Natrium- oder Chloridionen erläutert. Dieses Patent betrifft eine Testvorrichtung zur Bestimmung der Konzentrationen dieser Ionen in Körperschweiß, Kurz, es wird in diesem Patent die Anwendung von Ionenaustauscherharze]! zusammen mit einem pH-Wert-Indikator offenbart. Durch die Anwendung dieser Vorrichtung soll das Vorhandensein von Natrium- oder Chloridionen durch eine Farbveränderung im Ionenaustauscherharz, die durch den pH-Wert-Indikator hervorgerufen wird, angezeigt werden. Wenn auch in diesem Patent ein Weg zur Messung der Ionenstärke aufgezeigt wurde, so wurde durch die vorliegende Erfindung gefunden, daß die in den Beispielen angeführten Möglichkeiten für die Messung der Dichte nicht anwendbar sind.

Der Weg zur indirekten Bestimmung der Dichte mit Hilfe der Osmolalltät als auch mit Hilfe der Ionenstärke kann hinsichtlich der Genauigkeit ganz erheblich durch die Anwesenheit nicht-ionischer Spezies beeinträchtigt werden. Daher betrifft die US-PS Nr. 716.962, eingereicht am 23. August 1976, ein Verfahren zur Beseitigung dieser potentiellen Ungenauigkeitsquelle und betrifft ein Gerät, in dem das dichte-empfindliche System ein ionisierendes Mittel enthält, das den nicht-ionischen gelösten Stoff in ionisierte Spezies umwandeln kann.

Wenn man den bisherigen Stand der Technik, soweit er die Erfindung betrifft, zusammenfaßt, so kann man sagen, daß viele Methoden für die Messung der Dichte, sowohl für die direkte als auch die indirekte, bekannt sind. Zur direkten Messung werden Geräte eingesetzt, die zerbrechlich, umfangreich und teuer sind, und die ständig gereinigt, gewartet und geeicht werden müssen« Von den indirekten Methoden kann die Messung der als Osmolalität bekannten verbindenden Lösungseigenschaft eine genaue Korrelation .zur Dichte liefern..Für die Erfindung wird ein anderer Weg gewählt, und zwar die Beziehung zwischen Dichte und der lonenstärke einer Lösung, und sie betrifft eine

Vorrichtung, Zusammensetzung und eine Methode zur vorteilhaften Nutzung dieser Beziehung. In der US-PS Nr. 3.449.080wird eine Methode zur Messung der Konzentration von Natrium- und/ oder Chloridionen in Körperschweiß beschrieben. In diesem Patent wird die Affinität schwach saurer oder schwach basischer Ionenaustauscherharze für die unbekannten Ionen und das Farbänderungsvermö'gen bekannter pH-Wert-Indikatoren genutzt. Den Erfindern ist zum Zeitpunkt der Anmeldung nichts dem bisherigen Stand der Technik Entsprechendes bekannt, das in der vorliegenden Erfindung dargelegt und beansprucht wird.

Darlegung des Wesens der Erfindung:

Kurz gesagt, betrifft die Erfindung eine Testzusammensetzung, eine Vorrichtung und eine Methode zur Bestimmung der Dichte einer wäßrigen Testprobe. Die Zusammensetzung besteht aus einem schwach sauren oder schwach basischen Polyelektrolytpolymer, das zumindest teilweise neutralisiert wurde, und einer Indikatorsubstanz, die eine nachv/eisbare Reaktion auf den Ionenaustausch zwischen dem Polyelektrolyten und der Testprobe ergibt. Die erfindungsgemäße Vorrichtung besteht aus einer Trägermatrix, die mit der Zusammensetzung vereinigt ist. Das erfindungsgemäße Verfahren besteht im Zusammenbringen einer Testprobe mit der Vorrichtung oder Zusammensetzung und der Beobachtung einer nachweisbaren Reaktion, z. B. einer Farbveränderung.

In der Zeichnung stellen die Figuren 1 bis 8 graphische Darstellungen von (a) den Reaktionen von drei. Polyelektrolyten · auf Testproben mit unterschiedlichen Dichten und (b) der Titration oder teilweisen Neutralisation dieser Polymere dar. So sind die Figuren 1, 2 und 3 Titrationskurven eines Kopolymeren von Methylvinyläther und Maleinsäureanhydride PoIy(acryl) säure bzw. PoIy(vinylamin). Die Figuren 4, 5 und 6 zeigen die

Leistungsfähigkeiten dieser Polyelektrolyten bei der Bestimmung der Dichte von Urin nach unterschiedlichen Graden teilweiser Neutralisation der Polymerseitengruppe. Figur 7 zeigt eine ähnliche Leistungsfähigkeit yon PoIy(vinylamin) in wäßrigen Salzlösungen unterschiedlicher Konzentrationen. Schließlieh zeigt Figur 8 die Leistungsfähigkeit einer bevorzugten Vorrichtung.

Die erfindungsgemäße Zusammensetzung enthält als einen Bestandteil einen schwach sauren oder schwach basischen Polyelektrolyten. Im Fachgebiet sind zahlreiche Beispiele derartiger Polymere bekannt, wobei sich ihre gemeinsamen Merkmale um den Grad der Dissoziation der ionischen Seitengruppen, wenn das Polymer einer wäßrigen Umgebung ausgesetzt wird, zentrieren. Die meisten Polyelektrolyten sind in V/asser löslich oder teilweise löslich und leicht ionisierbar, v/äs "von der ionischen Beschaffenheit (a) des wäßrigen Systems und (b) der ionisierbaren Spezies an der Polyraerkette abhängig ist.

So wird ein Polyelektrolyt je nach seinem ionischen Verhalten als schwach oder stark sauer oder basisch eingestuft. Im allgemeinen wird ein Polyelektrolyt, der bei der Berührung mit Wasser fast vollständig ionisiert, z. B. Poly(vinylschwefelsäure) und Poly(styrolsulfonsäure), als starker Polyelektrolyt angesehen. Schwache Polyelektrolyten enthalten andererseits schwach saure oder basische ionisierbare Gruppen. .Die Ladungsdichte entlang der Molekularkette dieser Polymere, kann durch Veränderung des Neutralislerungsgrades variiert werden. Beispiele für schwach saure oder schwach basische. Polyelektrolyten, die besonders im Rahmen der Erfindung Anwendung finden* sind Poly(acrylsäure), Poly(maleinsäure), Male Insäur e/iVIet hylvinyläther-Kopolymer, Poly(methacrylsäure), Styrol-Maleinsäurekopolymer, Poly(4-vinylpyridin) und'andere.

4 0 -β-

Die erfindungsgemäße Zusammensetzung enthält schwach basische und schwach saure Polyelektrolyten, und vor allem enthält sie diejenigen, die teilweise neutralisiert wurden. Zumindest einige der funktioneilen Gruppen des Polymeren, seien sie nun schwach sauer (z. B. COOH) oder schwach basisch, werden zunächst mit einer Base bzw. Säure teilweise titriert, bevor der Polyelektrolyt in die Testzusammensetzung eingemischt wird. Praktisch werden wäßrige Lösungen der Titersubstanz verwendet, und zu basischen Titersubstanzen gehören Lösungen von NaOH, KOH, TtfapCO,, Poly(äthylenimin), Tris(hydroxymethylamin) Methan und anderen, die erfahrenen Chemikern bekannt sind. Überraschenderweise stellte sich eine solche teilweise Titration oder Neutralisation als notwendig heraus, um eine signifikante Differenzierung zwischen den Dichtewerten in Testlösungen möglich zu machen.

Vorzugsweise wird das Polymer zumindest zu etwa 50 % neutralisiert, d. h. zumindest etwa die Hälfte der ionisierbaren Gruppen wird neutralisiert. Ein idealer Neutralisationsbereich, der sich auch für die Brfindung als am günstigsten erwiesen hat, ist eine Neutralisation zwischen etwa 75 und etwa 95 #, wobei sich 90 % bei weitem als optimal zur Erzielung der größten Trennung im pH-Bereich oder der anderen nachweisbaren Reaktion in bezug auf die Dichte oder lonenstärke erwiesen haben.

Der für die Zwecke der Erfindung gewählte Polyelektrolyt muß. wie oben erläutert teilweise neutralisiert werden. Das kann durch Titration des Polymeren mit einer geeigneten Säure oder Base je nach Wunsch oder durch eine andere Methode erfolgen, mit der das beabsichtigte Ergebnis der teilweisen Neutralisation erzielt wird. So betrifft Figur 1 die Titrationskurve von Gantrez S-97, einem Maleinsäureanhydrid/Methylvinyläther-Kopo™ lymer, das von General Anilin and Fi.lm Corporation angeboten wird, mit Natriumhydroxid in wäßriger Lösung ."Figur 2 zeigt ähnliche Werte für Poly(acrylsäure) und Figur 3 für Poly(vinylamin)·

iw ^k~W

Ein Y/eiteres Element der Zusammensetzung ist ein Indikatormit— tel, das auf Ionenaustausch anspricht. Es kann die verschiedensten Formen wie pH-Wert-Messer, pH-Indikator und andere haben, die Ton einer Person mit der nötigen fachlichen Erfahrung "bestimmt "werden können. So kann ein pH-Wert-Messer mit einer Standardelektrode (in Lösungssystemen) oder mit einer Oberfläche n-pH-Slektr ο de (v/enn die Zusammensetzung mit einer Trägerraatrix vereinigt ist) verwendet werden. Die pH-Wertmesserreaktion kann dann über verschiedene Werte der lonenstärke beobachtet werden, und es kann ein Bezugssystem festgelegt werden, wobei eine bestimmte Veränderung im pH-Wert einer bestimmten lonenstärke der Testprobe entspricht.

Alternativ können bekannte pH-sensitive chromogene Reagensverbindungen verwendet werden, und diese können eine von der die Messung durchführenden Person wahrnehmbare Veränderung in der Farbe oder im Aussehen ergeben, die für die lonenstärke oder die Dichte des zu testenden Systems typisch ist. Wird ein'Chromogen verwendet, kann vorher ein Bezugsfarbsystem festgelegt werden, so daß durch einen raschen visuellen Vergleich von Zusammensetzung und Bezugssystem die Ergebnisse gefunden v/erden. Beispiele für im Rahmen der Erfindung geeignete Chromogene

sind Bromthymolblau, Alizarin, Bromcresolpurpur, Phenolrot und ITeutralrotj Br omthy molblau, hat sich als besonders geeignet erwiesen.

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung, bei der eine Trägermatrix mit der eben erläuterten Testzusammensetzung vereinigt ist, um ein Werkzeug zur Gewinnung schneller zuverlässiger Schätzungen von Lösungsdichten zur Verfügung zu stellen. Die Trägermatrix ist meistens, aber nicht unbedingt, eine poröse Substanz wie Filterpapier. Andere* fachsp'ezifische Formen von Trägermatrixstoffen sind Filz, poröse Keraniikstreifen und gewebte Glasfaser oder Glasfaservlies (US-PS Nr. 3.846.247). Vorgeschlagen wurde auch die Anwendung von Holz, Tuch,

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Schv/ammaterial und toniger Substanzen (US-PS'Nr. 3.552.928). Alle diese Trägermatrixstoffe sind für die erfindungsgemäße Anwendung geeignet, was auch τοη anderen gilt. Es wurde festgestellt, daß Filterpapier ganz besonders geeignet ist.

Bei einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird Filterpapier mit einer Lösung oder Suspension eines teilweise neutralisierten Polyelektrolyten in Wasser oder einem anderen geeigneten Vehikel, d^s durch routinemäßige Laborversuche leicht bestimmbar ist, angefeuchtet und anschließend getrocknet. Das den Polyelektrolyten enthaltende Filterpapier wird anschließend mit einer Lösung des vorgesehenen Indikatormittels (z. B. Bromthymolblau) in Methanol oder einem anderen geeigneten Lösungsmittel wie Äthanol, N,N-Dimethylformamid, Dirnethylsulfoxid getränkt und anschließend getrocknet. Alternativ kann eine einmalige Tränkmethode angewandt werden, bei der der Polyelektrolyt und das Indikatormittel gleichzeitig in der ersten Lösung oder Suspension vorhanden sind. Die getrocknete, das Reagens enthaltende Trägermatrix kann auf Wunsch auf einem Unterlagematerial angebracht werden. Die Testvorrichtung besteht in einer bevorzugten Ausführungsform aus einer Filterpapier-Trägermatrix, in der sich ein teilweise neutralisierter Polyelektrolyt und ein Indikatormittel nach obiger Beschreibung befinden, wobei die Matrix mit einer Seite an einem länglichen Stück transparenten Polystyrolfilms befestigt ist. Die Matrix ist an einem Ende des Films mit Hilfe irgendeines geeigneten Mittels wie einem doppelseitigen Klebestreifen (Double Stick, zu beziehen von 3M Company) angebracht, und das andere Ende des Polystyrolfilms dient als Griff. Bei Gebrauch wird eine derartige Vorrichtung an dem freien Ende des Polystyrolfilm-Unterlagematerials festgehalten, und das Matrixende wird in die Testprobe *(z. B. Urin) eingetaucht und schnell wieder herausgezogen. Nach einer gewissen Zeit v/ird jede Farbbildung und andere nachweisbare^Reaktion festgestellt und mit einem Bezugsstandard verglichen, der den

Reaktionen auf "bekannte Ionenstärken und Dichten der Lösung entspricht.

Der speziell angewandte Bezugsstandard hängt davon ab, ob die Zusammensetzung als solche oder mit einer Trägermatrir vereinigt verwendet wird, und von dem betreffenden Indikatormittel, Wenn also der teilweise neutralisierte Polyelektrolyt direkt zur Testprobe gegeben wird und das Indikatormittel ein pH-Wert-Messer ist, kann ein Bezugsstandard durch die Zugabe einer Standardmasse von Polyelektrolyt zu einer Standardmenge einer Lösung mit bekannter Ionenstärke gewonnen werden. Die. Veränderung des pH-Wertes vor und nach der Zugabe des Polyelektrolyten wird unter Verwendung des pH-Wert-Messers aufgezeichnet. Diese Verfahrensweise wird bei einer Reihe von Lösungen mit veränderten bekannten lonenstärken angewandt. Zur Bestimmung der Ionenstärke einer unbekannten Testprobe wird die gleiche Verfahrensweise angewandt und die Veränderung des pH-Wertes mit den bekannten Lösungen verglichen.

Wenn eine Testvorrichtung aus einer Trägermatrix benutzt wird, die einen teilweise neutralisierten Polyelektrolyten und ein Chromogen enthält, dann kann ein Bezugsstandard aus einer Reihe von Farbblöcken bestehen, die die durch die Trägermatrix nach einer bestimmten Zeit als Reaktion auf Lösungen mit bekannten Ionenstärken entwickelte Farbe anzeigen. Bei der Prüfung einer unbekannten Probe wird die Trägermatrix einer Testvorrichtung in die Probe eingetaucht, herausgezogen und hinsichtlich des Erscheinens einer Farbe oder einer Farbveränderung nach einer bestimmten Zeit untersucht. Jede Farbreaktion wird dann mit den Bezugsstandard-Farbblöcken verglichen, um die Ionenstärke oder Dichte der Probe au ermitteln.

Ausführungsbeispiele

Die folgenden Beispiele dienen zur weiteren Erläuterung der Ausführung und der Anwendung der Erfindung. Es werden daher bevorzugte Ausführungsbeispiele beschrieben und analysiert. Die Beispiele dienen nur zur Erklärung und sollen den hier beschriebenen und beanspruchten Geltungsbereich der Erfindung in keiner V/eise einschränken.

A. Die Zusammensetzung

Beispiel I - Teilweise Neutralislerung von Maleinsäureanhydrid /Me thylvinyläther-Kopolymer

Dieser Versuch wurde zur Untersuchung der teilweisen Neutralisierung eines Polyelektrolyten (Gantrez S-97, vertrieben von General Anilin and Film Corporation) und ihrer Wirkung auf eine Zusammensetzung zur Messung der Diohte einer Lösung vorgenommen.

Ein automatischer Baukasten-Titrator wurde für die Titrierung verschiedener Polyelektrolyten zur Untersuchung gemäß der Erfindung zusammengebaut. Der Titrator bestand aus einem automatischen Pipetter, Modell Nr. 25000 von Micromedio Systems, Inc. Dieses Instrument kann eine konstante Menge Titersubstanz pro Zeiteinheit in die zu titrierende Polymerlösung abgeben» Die Zugabegeschwindigkeit der Titersubstanz (und somit der Geschwindigkeit der Polyelek-trolytneutralisierung) wurde durch die Wahl des Pipettenvolumens, des Anteils von abgegebenem Pipettenvolumen und der Konzentration der. Titersubstanz reguliert. Veränderungen des pH-Wertes während der Titration wurden mit Hilfe einer Standard-pH~Elektro.de und eines Digl-

tal-pH-Messers Modell -Orion 701 nachgewiesen. Die Ausgabe des pH-Wert-Messers wurde in einen Bandschreiber (zehn Zoll) von Hewlett-Packard, Modell 17500A, eingegeben, dessen Skala so geeicht worden war, daß ein Zoll einer Veränderung um eine pH-Wert-Einheit entsprach. Somit liefert der Schreiber eine ständige Anzeige von pH-Wert-Veränderungen im Verhältnis zur Zeit (ergo in bezug auf das Volumen der zugesetzten Titersubstanz).

Dieses Gerät wurde zum Titrieren und Beobachten der Auswirkungen der teilweisen Neutralisierung bei Gantrez S-97, einem schwach sauren Polyelektrolyten, benutzt. Ss wurde eine Lösung von Gantrez hergestellt, die 20 Gramm des Polyelektrolyten pro Liter entionisiertes V/asser enthielt. Drei 100-Milliliter ' (ml)-Aliquoten dieser Lösung wurden in 250-ml-Bechergläser gegeben. Eine Aliquote wurde mit NaCl auf 0,1 N u-nd die andere auf 1,ON eingestellt. Der übrigen Aliquote wurde kein Salz zugesetzt. Durch Titrieren jeder dieser Polyelektrolytlösungen mit 1,0N NaOH in einer 50~ml-Pipette mit einer Geschwindigkeit von 9,0 ml Titersubstanz pro Stunde und Aufzeichnung der pH— Wert-Veränderung im Verhältnis zum Volumen Titersubstanz war es möglich, die Titrationskennwerte von Gantrez sowie die Auswirkungen der teilweisen Neutralisation auf seine Fähigkeit, variierende Ionenstärken zu differenzieren, zu untersuchen.

Die bei diesem Versuch ermittelten Titrationswerte sind in Figur 1 graphisch dargestellt. Kurve A zeigt die Titration der Po^elektrolytlösung, der kein Salz zugegeben worden war, Kurve B die Titration der Polyelekfrolytlösung, die in NaCl auf 0,1N eingestellt worden war, und Kurve C die Titration der Polyelektrolytlösung, die NaCl in einer Konzentration von 1,ON enthielt. Die deutliche Trennung, die zwischen den Kurven A, B und C in Figur 1 festzustellen ist, .zeigt den Einfluß der lonenstärke auf den scheinbaren pK des Polymeren. Wenn man al-

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so den Trennungsgrad zwischen den Titrationskurven beobachtet, d. h« die pH-Werte bei einer bestimmten Menge Titersubstanz, dann kann man die Maximierung in bezug auf die Bestimmung verschiedener Werte der Dichte ermitteln. Beispielsweise ist eine stärkere Trennung in den Bereichen zwischen pH 5 und pH 10 als bei anderen Stadien der Polymerneutralisation festzustellen. Die Kurven in Figur 1 zeigen, daß eine optimale Trennung bei einem Neutralisierungsgrad des Polymeren von etwa 70 <%> bis ί> und mehr (d. h. bei Zugabe von etwa 6,0 bis 9,0 ml Titersubstanz) auftritt. Diese Informationen sind nicht nur für die Beurteilung des Wirkungsgrades des Polymeren in wäßrigen Systemen nützlich, sondern sie helfen auch bei der Bestimmung der optimalen Neutralisierung des Polyelektrolyten für die Vereinigung mit der Matrix, wie in dem folgenden Beispiel IV verdeutlicht wird. '

Die prozentuale Neutralisierung eines bestimmten Polyelektrolyten kann aus Titrationswerten berechnet werden, wie sie in Figur 1 durch Kurve A graphisch dargestellt v/erden (die Titration des Polyelektrolyten, hier Gantrez S-97, ohne Salzzusatz). Die prozentuale Neutralisierung des Polymeren wird für einen bestimmten pH-Y/ert der titrierten Polyrnerlösung berechnet, indem der Lösungs-pH-Y/ert auf der vertikalen Achse gesucht, eine horizontale Linie von der vertikalen Achse zur Kurve A gezogen wird, und eine vertikale Linie von dem Punkt auf Kurve A zur horizontalen Achse gezeichnet wird (d. h. ml 1,ON NaOH). Das Volumen der Titersubstanz (das dem Schnittpunkt der vertikalen Linie mit der horizontalen Achse entspricht), dividiert durch das TitersubStanzvolumen am Endpunkt der Titration, multipliziert mit 100 ergibt eine enge Näherung der prozentualen Polyelektrolyt-Neutralisation. Der Titrationsendpunkt wird durch die vertikale Linearität von Kurve Ä ganz rechts angezeigt und läßt sich in Form des Volumens von zugesetzter Titersubstanz wiedergeben. .

So liegt bei Gantrez S-97 der in Figur 1 gezeigte Endpunkt ganz nahe bei 9,0 (etwa 8,6) ml 1,0N NaOH-Titersubstanz. Die Titration der Gantrez-Lösung in entionisiertem V/asser bis auf einen pH-Wert "von etwa 7,5 entspricht einem Volumen von etwa 6,0 ml Titersubstanz. Da der Endpunkt bei etwa 8,6 ml Titersubstanz erreicht ist, kann die Neutralisierung in Prozent berechnet werden durch

Endpunkt) * «0--70 (# neutralisiert)

Beispiel II - Teilweise Neutralisation von Polyacrylsäure")

Dieses Experiment wurde mit dem Ziel durchgeführt, die teilweise Neutralisation von Poly(acrylsäure) und die Auswirkungen einer derartigen Neutralisierung auf die Nützlichkeit dieses Polyelektrolyten bei der Bestimmung der Lösungsdichte zu untersuchen. Die in Beispiel I beschriebenen Geräte wie automatischer Baukasten-Titrationsapparat, pH-Y/ert-Messer und Elektrode wurden eingesetzt sowie auch das Verfahren angewandt.

Eine Lösung von Polyacrylsäure), einem schwach sauren Polyelektrolyten, bezogen von Aldrich Chemical Co. (Katalognummer 19.205-8) wurde durch Lösen von 20 Gramm Polymer in einem Liter entionisiertem Wasser hergestellt. Aliquoten von je 100 Milliliter dieser Lösung wurden in 250-ral-Bechergläser gefüllt. Eine der Aliquoten wurde auf 0,1N und eine andere'auf- 1,ON in NaCl eingestellt. Der dritten Aliquote wurde kein Salz zugesetzt. Jede dieser Lösungen wurde dann mit 10,ON NaOH in einer 50-ml-Pipette mit einer Geschwindigkeit von 3,0 ml Titersubstanz pro Stunde titriert. Die Ergebnisse enthält Figur 2, in der Kurve A die kein Salz enthaltende Polyelektrolyt-Lösung

darstellt, Kurve B die in NaCl auf O,1N eingestellte Lösung und Kurve C die in NaCl auf, 1,0N eingestellte Lösung.

Die durchsFigur 2 wiedergegebenen Werte zeigen, daß die größte Trennung hinsichtlich der Ionenstärke (d. h. zwisehen den Kurven A, B und C) bei einer Neutralisierung des Polymeren von etwa 50 % bis etwa 95 % oder mehr auftritt, (d. h. bei Zugabe von etwa 1,5 bis etwa 3,0 ml Titersubstanz). So kann man zum Beispiel, wenn das Polymer über einen Zeitraum von 40 Minuten (mit 2,0 Milliliter 1ON NaOH) titriert worden ist, eine deutliche Trennung des resultierenden pH-Wertes in Abhängigkeit von der Ionenstärke der Lösung erkennen. Kurve C, die 1,ON NaCl entspricht, zeigt einen resultierenden pH-Wert von etwa"5,25, Kurve B, die 0,1N NaCl entspricht, ergibt einen pH-Wert von etwa 5.,8, und Kurve A, die einer Konzentration von NaCl von 0 entspricht, ergibt einen pH-Wert von etwa 6,25. Daher kann die lonenstärke oder Dichte einer bestimmten Lösung unter Anwendung dieser Werte und Interpolieren untereinander angenähert werden.

Beispiel III - Teilweise Neutralisation von PolyCvinylamin)

Ziel dieses Experiments war die Untersuchung der teilweisen Neutralisation eines schwach basischen Polyelektrolyten, Poly ("vinylamin), bezogen von Dynapol, Inc., und der Auswirkungen einer derartigen Neutralisation auf die Brauchbarkeit dieses Polyelektrolyten für die Bestimmung der Dichte. Es wurden wieder der autooiatische Baukasten-Titrationsapparat, der pH-Wert-Messer und die Elektrode verwendet, die in Beispiel I beschrieben würden, sowie auch dieses Verfahren*

Eine Lösung von Poly(vinylamin) in Form seines Hydrochloridesalzes (vollkommen neutralisiert) mit einem Molekulargewicht

von etwa 60 000 wurde' in einer Polymerkonzentration von 20,0 Gramm pro Liter entionisiertes Wasser hergestellt. Drei Aliquoten von je. 100 Milliliter dieser Lö.-sung wurden in 250-rnl-Bechergläser eingefüllt. Eine dieser Aliquoten wurde in NaCl auf 0,5N und eine andere auf 3,ON eingestellt. Der übrigen Aliquote wurde kein Salz zugesetzt. Jede dieser Lösungen wurde anschließend mit 1,0N NaOH unter Anwendung einer 50-Milliliter Pipette mit einer Geschwindigkeit von 9,0 ml Titersubstanz pro Stunde titriert. Die Ergebnisse gibt Figur 3 wieder, in der Kurve A die Titration der Polyelektrolytlösung, der kein Salz auge setzt wurde, Kurve B der mit NaCl auf 0,5N eingestellten Lösung und Kurve C die Titration der mit NaCl auf 3,ON eingestellten Lösung betrifft.

Die Werte in Figur 3 zeigen, daß eine geringe Reaktion in bezug auf die lonenstärke erfolgt, wenn das Polymer vollständig in der Form von Amin oder der nicht-neutralisierten Form (pH-V/ert 10, 35 Minuten) vorliegt, wogegen eine ausgezeichnete Trennung bei geringeren Titrationsgraden erfolgt, d. h. wenn die Neutralisierung des Polymeren ausgiebiger durchgeführt wurde. Somit variiert die Fähigkeit des Poly (vinylamin) zur Differenzierung verschiedener Ionenstärkegrade umgekehrt mit der Menge Titersubstanz, so daß bei Beginn der Titration (bei über 95 ^cJo Neutralisierung) eine ausgezeichnete Trennung erzeugt wird, während bei einer Neutralisierung von Null (Zugabe von etwa 5,3 ml Titersubstanz) keine Trennung erfolgt.

B»'.Pie Testvorrichtung

Beispiel JJ - Leistungsfähigkeit von Maleinsäureanhydrid/Methylvinyläther-Kopolymer in einer Trägermatrix

Die In Beispiel I verwendete Lösung (20 Gramm Gantrez S-97 pro Liter entionisiertes Wasser) wurde weiter untersucht, um ihr Verhalten bei der Messung der Urindichte zu untersuchen, wenn sie mit einer Trägermatrix zusammengebracht wurde.

Es wurde eine auf die Ionenstärke oder die Dichte empfindlich reagierende Testvorrichtung hergestellt, indem Filterpapier mit der Lösung von Gantrez S-97 imprägniert und dann getrocknet wurde. Zur Untersuchung der Leistungsfähigkeit des Polyelektrolyten bei verschiedenen Neutralisierungsgraden wurden verschiedene Testvorrichtungen hergestellt. So wurden Aliquoten der Gantrez-S-97~Lösung bis zu verschiedenen Graden durch Titrieren mit NaOH neutralisiert. Von Eaton and Dikeman bezogene Filterpapierstreifen (Nr. 204) wurden jeweils in diese teilweise titrierten Aliquoten eingetaucht und anschließend getrocknet. Die imprägnierten getrockneten Streifen, die von jeder der Aliquoten hergestellt worden waren, wurden dann jeweils in Urinproben mit unterschiedlichen bekannten Dichten und in entionisiertes Wasser getaucht, und anschließend wurde ihr pH-Wert gemessen. Für diese Messungen wurde ein pH-Wert-Messer mit einer flachen Oberflächenelektrode von Markson Science, Inc. (Nr. 1207 BactiMedia-Kombination pH-Wert/Bezugselektrode) verwendet. Die Werte von Δ pH, d. h. die Differenz in den pH-Werten identischer, jeweils in entionisiertes Wasser und Urin mit bekannter Dichte getauchter Streifen sind unten zusammengestellt. · ' '

D.	D.	D.
1,030	1,015	1,005
0,20	0,29	0,32
1 ,04	0,91	0,54.
1,70	1,44	0,65
2,41	2,06	1,04
3,24	2,29	1,09
3,52	2,66	1,65

pH-Wert von Polyelektro- Δ pH-Y/erte gewonnen von ürinproben lytlö'sungs-Aliquoten mit den angegebenen Dichten

Die Y/erte der obigen Tabelle sind in Figur 4 enthalten, in der die drei Kurven die Werte von Δ pH darstellen, die von Urinproben mit den angegebenen Dichtewerten gewonnen wurden, wenn mit den Streifen von Aliquoten mit unterschiedlichen Neutralisationsgraden getestet wurde. Aus Figur 4 geht hervor, daß der Trennungsgrad der Kurven ganz deutlich bei steigendem Keutralisierungsgrad des Polyelektrolyten, d. h. des pH-Wertes, zunimmt. Je starker also die teilweise Neutralisierung des Gantrez-Polyelektrolyten, umso größer die Fähigkeit, zwischen den Dichtewerten von Urin differenzieren zu können.

Beispiel V - Leistungsfähigkeit von Poly(acrylsäure) in einer Träsermatrix \

Der in Beispiel II verwendete Polyelektrolyt (20 Gramm Poly (acrylsäure) pro Liter entionisiertes Wasser) wurde weiter untersucht, um sein Verhalten bei der Messung der Urindichte bei der Vereinigung mit einer Trägermatrix· zu beobachten.

Es wurden Testvorrichtungen hergestellt und wie in Beispiel IV getestet, mit dem Unterschied, daß Poly(acrylsäure) anstelle

Ton Gantrez S-97 verwendet wurde„ Es wurde eine Lösung von 20 Gramm Polyacrylsäure) pro Liter entionisiertes Wasser hergestellt. Aliquoten dieser Lösung wurden mit 1ON Natriumhydroxid titriert, "bis' die in der folgenden Tabelle angeführten pH-Werte erreicht waren. Von Eaton and Dikeman stammende Filterpapierstreifen (Nr. 204) wurden jeweils in diese Aliquoten eingetaucht und getrocknet. Sie wurden entsprechend in Urinproben mit unterschiedlicher bekannter Dichte und in entionisiertes V/asser getaucht, und der. pH-Wert wurde geraessen.· Die Werte von 4pH wurden wie in Beispiel IV bestimmt und sind unten zusammengestellt. Für diese Messungen wurde ein pH-Wert-Messer mit einer flachen Oberflächenelektrode von Ivlarkson Science, Inc. (Nr. 1207 BactiMedia-Kombination pH-Wert/Bezugselektrode) verwendet.

pH-Wert der Polyelektro- 4pH-Werte, gewonnen von Urinproben

lytlösungs-Aliquoten mit den angegebenen Dichten

4,0 5,0 6,0 7,0 7,5 8,0 8,25

Die Angaben in der obigen Tabelle sind in Figur 5 aufgetragen, die wie Figur 4 zeigt, daß der Trennungsgrad der Kurven dabei deutlich steigt, wenn der Neutralisierungsgrad, d. h. der pH-Wert, des Polyelektrolyten zunimmt.

	D.	1	D.	1	D.
1	,005	0	,015	0	,030
0	,11	0	,05	0	,00
0	,5	0	,64	1	,70
0	,56	1	,88	1	,09
0	,76	1	,29	1	,68
0	,91	1	,40	2	,98
1	,15	1	,73	2	,29
1	,10	,82	,10

Beispiel VI — Leistungsfähigkeit vpn PoIyCvinylamin) in einer Trägermatrix

Der in Ba^spiel III verwendete Polyelektrolyt wurde weiter zur Feststellung seines Verhaltens bei der Messung verschiedener Urindichten, wenn er mit einer Trägermatrix vereinigt worden war, untersucht.

Es wurden Testvorrichtungen hergestellt und wie in den Beispielen IV und T getestet, mit dem Unterschied, daß PoIy(vinylamin) anstelle von Gantrez 3-97 bzw. Poly(acrylsäure) verwendet wurde. Es wurde eine Lösung hergestellt, die 20 Gramm Poly(vinylamin) (bezogen von Dympol, Inc., MG 60 000, siehe Dawson u. a., J.A.C.S. 98, 5996, 197.6) pro Liter entionisiertes V/asser enthielt. Der verwendete Polyelektrolyt lag in der Hydrochloridform vor und war somit vollständig neutralisiert. Aliquoten dieser Lösung wurden jeweils mit 1,ON NaOH titriert, um die in der folgenden Tabelle aufgeführten pH-Werte der Lösung zu erzielen. Filterpapierstreifen von Eaton and Dikeman (Nr. 204) wurden jeweils in diese Aliquoten eingetaucht und getrocknet. Sie wurden dann entsprechend in Urinproben mit verschiedenen bekannten Dichten getaucht sowie in entionisiertes Wasser, und ihr pH-V/ert wurde unter Anwendung einer flachen Oberflächenelektrode, wie in den Beispielen IV und V beschrieben wurde, gemessen. Die Werte von /ApH wurden dann wie in den Beispielen IV und V bestimmt und sind unten aufgeführte

•pH-Wert von PοIyelektrolyt lösungs-Aliquo ten

2,8 3,0 3,5 4,0 6,0 8,0

10,0 11,0 12,0

pH-Werte, gewonnen von Urinproben mit den angegebenen Dichten

D.	1	D.	1 ,	D.
1,005	1	,015	1,	,030
1,05	1	,60	1 ,	,7.8
1,06	1	,64	1 ,	,92
,89	Λ	,11	1;	,29
,89	-	,17	-,	,21
+ ,06	-	,10		»33
-0,71	—1	,99	-2,	,70
-1,45	-2	,47	-2,	,24
-1,80	-2	,50	-3.	,81
-2,24	,57	,07

Die graphische Darstellung dieser Angaben, Figur 6, zeigt eine nützliche Trennung, wenn der Polyelektrolyt teilweise unter einen pH-Wert von etwa 5 neutralisiert wurde. So ergibt die Kurve für Urin mit einer Dichte von 1,005 eine viel geringere Veränderung im pH-Wert als bei Urin mit einer Dichte von 1,030. Der Urin mit einer Dichte von 1,015 ergab wie erwartet dazwischen liegende ^pH-Werte.

Diese Wirkung wird noch viel deutlicher nachgewiesen, wenn die Poly(vinylamin)-Testvorrichtungen jeweils In wäßrige Salzlösungen mit verschiedenen lonenstärken und in entionisiertes Wasser getaucht und deren pH-Wert zur Gewinnung der Δ pH-Werte gemessen werden. Daher wurden wie oben hergestellte Streifen mit verschiedenen Konsentrationen von Natriumchlorid in entionisiertem Wasser getestet. Diese Salzlösungskonzentrationen in KaCl betrugen speziell 0,5, 1,5 und 3,ON. Die bei diesem Experiment ermittelten.Angaben sind unten aufgeführt und in Figur 7 graphisch dargestellt. Die Kurven A, B und C entsprechen' Salzlösungen von 3,0, 1,5 bzw. Ü,5N in NaGl.

pH-Wert von Polyelektro· Iy 11 ö sung s - Al ± quo t e η

2,8 3,03,5 4,06,0 8,0

10,0 11,0 12,0

ΛpH-Werte, gewonnen von Salzlösungen mit den angegebenen Normalitäten p ,5HlTaCl 1_f5N.;NaCl

,60 ,63 1,04 1,37 ,99

,88

1,00

,90

,64

,61

-,01

-,09

1,32

,93

,64

-,03

-,22

3.ON WaCl

1,46

1,23 1,61 1,03 ,68 ,60 -,1O -,29

Aus Figur 7 geht hervor, daß bei einem pH-Wert von 10, bei dem der Polyelektrolyt im wesentlichen nicht protoniert und ungeladen ist, tatsächlich keine Wirkung durch eine Veränderung der Salzkonzentration vorhanden ist. Teilweise Neuträlisierung des Polymeren führt jedoch zu einer ständig zunehmenden Divergenz der Leistungsfähigkeit aufgrund der Ionenstärke, wie durch die zunehmende Differenz zwischen den betreffenden graphischen Darstellungen zu sehen ist, die eine stark divergierende ^pli-Wert-Reaktion. bei unterschiedlichen lonenstärken zeigen.

Beispiel VII - Testvorrichtungen, hergestellt unter, Verwendung von Maleinsäureanhydrid/Methylvinyläther-Kopolymer und Bromthymolblau

Die Testzusammensetzung von Beispiel 1 wurde in einer Trägermatrix zusammen mit Bromthymolblau, einem bekannten pH-Wert-Indikator, zur Untersuchung der erfindungsgemäßen Kennwerte in bezug auf die visuelle Bestimmung der Dichte verwendet.

Es wurde eine Lösung hergestellt, die 20 Gramm Gantrez S-97 pro Liter entionisiertes V/asser enthielt. Sine Aliquote dieser Lösung wurde mit NaOH titriert, "bis die entstandene Lösung einen pH-Wert von 8,0 bei der Messung mit dem pH-Wert-Messer und der in Beispiel 1 beschriebenen Elektrode ergab» Ein Streifen Filterpapier (Eaton & Dikeman, Nr. 204) wurde in die teilweise titrierte (neutralisierte) Aliquote eingetaucht und anschließend getrocknet. Der getrocknete polymerhaltige Streifen wurde danach in eine Methanol-Lösung von Bromthymolblau mit einer Konzentration von 1,2 Gramm pro · Liter getaucht. Nach dem Trocknen wurde der Filterpapierstreifen auf einem durchsichtigen Kunststoff-Unterlagematerial (Trycite, bezogen von Dow Chemical Co.) mit Hilfe eines doppelseitigen Klebestreifens (Double Stick, von der 3M Company) befestigt. Die entstandenen Testvorrichtungen bestanden je aus einem Streifen Trycite in der Größe von 3,5 Zoll χ 0,2 Zoll, auf dessen einem Ende sich ein Quadrat des imprägnierten Filterpapiers mit 0,2 Zoll Seitenlänge befand. Das übrige Trycite diente als Griff.

Die Sensibilität dieser Testvorrichtungen hinsichtlich der Dichte wurde durch Untersuchungen mit drei Urinproben unterschiedlicher Dichte und mit V/asser ermittelt. Eine Vorrichtung wurde in die betreffende Testlösung eingetaucht und rasch wieder herausgezogen. Nach 60 Sekunden wurde die Vorrichtung in einem Reflexionsspektrophotometer geprüft, das die Intensität des von der Testvorrichtung reflektierten Lichtes in den sichtbaren Spektralbereichen aller halbe Sekunde abtastet und mißt.

Die bei 60 Sekunden ermittelten W_erte sind in Figur 8 graphisch dargestellt und aeigen eine ausgeprägte Trennung, durch die leichte und genaue Dichtedifferenzierungen zwischen Y/asser (Dichte 1 ,000) und Urinproben mit Dichtewerten von 1,005, 1,015 und 1,030 möglich sind. Die visuelle Färb-

differenzierung war gleichfalls leicht, da die Vorrichtung eine Blaufärbung bei V/asser,. Blau-Grün-Färbung bei Urin mit einer Dichte von 1 ,005, Grünfärbung bei 1,015 und Gelbfärbung bei 1 ,030 ergab.

Dieses Beispiel zeigt die Beziehung zwischen teilweiser PoIyelektrolyt-Neutralisation und Dichte- oder lonenstärke-BeStimmung. Die Gantrez-Lösung, aus der die Vorrichtung hergestellt wurde, hätte einen pH-Wert von etwa 8. Nach der Kurve A in Figur 1 entspricht dieser pH-Wert etwa 6,8 ml Titersubstanz. Unter Anwendung der in Beispiel I beschriebenen Berechnung entspricht dies einer Neutralisierung von etwa 79 ^c#. Die bemerkenswerte Differenzierung zwischen den in dem vorstehenden Experiment erzielten Dichtewerten ist diesem relativ hohen Grad von Polyelektrolyt-Neutralisierung zuzuschreiben.

Claims

^ S Ö Pf ^ _ 26

12657 57
Erfindungsanspruch.

1. Testzusammensetzung zur Bestimmung der lonenstärke oder
Dichte einer wäßrigen Testprobe, gekennzeichnet dadurch, daß die Zusammensetzung aus einem schwach sauren oder schv/ach basischen Polyelektrolytpolymer, wobei das Polymer zumindest zu 50 °h neutralisiert wurde, und einem Indikatormittel besteht, das eine nachweisbare Reaktion auf einen Ionenaustausch zwischen dem Polyelektrolyten und der Probe erzeugen kann«
2. Zusammensetzung nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß es sich bei dem Polyelektrolyten um Polyacrylsäure), Poly
(maleinsäure), Maleinsäure-Vinylmethyläther-Kopolymer, Poly
(methacrylsäure) Styro1-Maleinsäure-Kopolymer, Poly(vinylamin) oder Poly(4-vinylpyridin) handelt«

J5. Zusammensetzung nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß es sich bei dem Polymer um einen schwach sauren Polyelektrolyten handelt·
4. Zusammensetzung nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß es sich bei dem Polymer um einen schwach basischen Polyelektrolyten handelt.
5. Zusammensetzung nach Punkt 1 bis 4, gekennzeichnet dadurch, daß das Polyelektrolytpolymer zu et v/a 75 bis etwa 95 Prozent neutralisiert wurde.
6. Zusammensetzung nach Punkt 1 bis 4, gekennzeichnet dadurch,

daß es sich "bei dem Indikatormittel um eine pH-Wert-Indikatorsubstanz handelt.
7. Zusammensetzung nach Punkt 1 "bis 4, gekennzeichnet dadurch, daß es sich "bei dem Indikatormittel um eine pH-Wert-Indikatorsubstanz handelt und das Polyelektrolytpolymer zu etwa 75 bis etwa 95 ^ch neutralisiert ist.
8. Zusammensetzung nach Punkt 1, gekennzeichnet dadurch, daß es sich bei bem Polyelektrolyten um Methylvinyläther-Maleinsäure-Kopolymer und bei dem Indikatormittel um Bromthymolblau handelt.

9· Testvorrichtung zur Bestimmung der Ionenstarke öder Dichte einer wäßrigen Testprobe, gekennzeichnet dadurch, daß die Vorrichtung aus einer Trägermatrix mit der darin enthaltenen Zusammensetzung nach einem der Punkte 1 bis 4 oder 8 besteht.
10. Testvorrichtung zur Bestimmung der lonenstärke oder Dichte einer wäßrigen Testprobe, gekennzeichnet dadurch, daß die Vorrichtung aus einer Trägermatrix mit der darin enthaltenen Zusammensetzung nach Punkt 5 besteht. \

\ "
11. Testvorrichtung zur Bestimmung der lonenstärke oder Dichte einer wäßrigen Testprobe, gekennzeichnet dadurch, daß die Vorrichtung aus einer Trägermatrix mit der darin enthaltenen Zusammensetzung nach Punkt 6 besteht. . .
12. Testvorrichtung zur Bestimmung der lonenstärke oder Dichte einer wäßrigen Testprobe, gekennzeichnet dadurch, daß die Vorrichtung aus einer Trägermatrix mit der darin enthaltenen Zusammensetzung nach Tunkt- 7 besteht.
13. Verfahren zur Bestimmung der Ionenstärke oder Dichte einer wäßrigen Testprobe, gekennzeichnet dadurch, daß die Methode das Zusammenbringen der Probe mit der Zusammensetzung nach einem der Punkte 1 bis 4 oder 8 und die Beobachtung einer nachweisbaren Reaktion umfaßt.
14. Verfahren zur Bestimmung der lonenstärke oder Dichte einer wäßrigen Testprobe, gekennzeichnet dadurch, daß das Verfahren das Zusammenbringen der Probe mit der Zusammensetzung nach Punkt 5 und die Beobachtung einer nachweisbaren Reaktion umfaßt.
15. Verfahren zur Bestimmung der lonenstärke oder Dichte einer wäßrigen Testprobe, gekennzeichnet dadurch, daß das Verfahren das Zusammenbringen der Probe mit der Zusammensetzung nach Punkt 6 und die Beobachtung einer nachweisbaren Reaktion umfaßt.
16. Verfahren zur Bestimmung der Ionenstärke oder Dichte einer wäßrigen Testprobe, gekennzeichnet "dadurch, daß das Verfahren das Zusammenbringen der Probe mit der Zusammensetzung nach Punkt 7 und die Beobachtung einer nachweisbaren Reaktion umfaßt.
17. Verfahren zur Bestimmung der Ionenstärke oder Dichte einer wäßrigen Testprobe, gekennzeichnet dadurch, daß das Verfahren das Zusammenbringen der Probe mit der Vorrichtung nach Punkt 9 und die Beobachtung einer nachweisbaren Reaktion umfaßt.

18* Verfahren zur Bestimmung der Ionenstärke oder Dichte einer wäßrigen Testprobe, gekennzeichnet dadurch, daß das Ver-

1-6 7

fahren das Zusammenbringen der Probe mit der Vorrichtung nach Punkt 10 und die Beobachtung einer nachweisbaren Reaktion umfaßt.
19. Verfahren zur Bestimmung der lonenstärke oder Dichte einer wäßrigen Testprobe, gekennzeichnet dadurch, daß das Verfahren das Zusammenbringen der Probe mit der Vorrichtung nach Punkt 11 und die Beobachtung einer nachweisbaren Reaktion umfaßt.
20. Verfahren zur Bestimmung der lonenstärke oder Dichte einer wäßrigen Testprobe, gekennzeichnet dadurch, daß das Verfahren das Zusammenbringen der Probe mit der Vorrichtung nach Punkt 12 und die Beobachtung einer nachweisbaren Reaktion umfaßt.

21· Verfahren zur Herstellung einer Testvorrichtung zur Bestimmung der Ionenstärke oder Dichte einer wäßrigen Testprobe, gekennzeichnet dadurch, daß das Verfahren folgende Schritte umfaßt:

Neutralisierung τοη mindestens 50 % der ionisierbaren Gruppen eines schwach sauren oder schwach basischen Polyelektrolytpolymers und

Vereinigen des Polymeren und eines pH-Wert-Indikators mit ei· ner Trägermatrix.
22. Verfahren nach Punkt 21, gekennzeiplanet dadurch, daß das Polyelektrolytpolymer zu etwa 75 bis etwa 95 Prozent neutralisiert wurde, i: T
23. Verfahren nach Punkt 21 oder 22, gekennzeichnet dadurch, daß das Polymer und der pH-Wert-Indikator mit der Matrix vereinigt werden, indem sie mit einem geeigneten Lösungsmittel zur Bildung einer Imprägniermischung kombiniert werden und die Trägermatrix mit dem Gemisch zusammengebracht und getrocknet wird.
24. Verfahren zur Herstellung einer Testvorrichtung zur Bestimmung der Ionenstärke oder Dichte einer wäßrigen Testprobe, gekennzeichnet dadurch, daß das Verfahren folgende Schritte umfaßt:

Herstellung einer wäßrigen Lösung eines Kopolymeren von Maleinsäure und Methylvinyläther,

Zugabe von so viel einer wäßrigen Lösung einer Base zu der Kopolymerlösung, daß mindestens 50 $> der Säuregruppen des Kopolymeren neutralisiert werden,

Zusammenbringen einer Trägermatrix mit der teilweise neutralisierten Polymerlösung, um dadurch das Polymer mit der Matrix zu vereinigen,

Trocknen der mit dem Polymer vereinigten Matrix, und Vereinigen eines pH-Wert-Indikators mit der getrockneten Matrix,
25. Verfahren nach Punkt 24, gekennzeichnet dadurch, daß es sich bei dem pH-Wert-Indikator um Bromthymolblau handelt, und der Indikator mit der getrockneten, das Polymer enthaltenden Matrix durch Herstellung einer Lösung des Indikators in Methanol und Zusammenbringen der polymerhaltigen Matrix mit der Indikatorlösung vereinigt wird. '..'..