Die
vorliegende Erfindung hat sich demgemäß die Aufgabe gestellt, Reagenzien
in fester Form zur Verfügung
zu stellen, die nach dem Mischen mit wäßrigen Proben für die qualitative
und quantitative Bestimmung des Stickstoffgehaltes mittels Photometrie
einsetzbar sind.
Diese
Aufgabe wird durch ein Feststoffgemisch enthaltend nicht-flüchtige kopplungsfähige Phenolderivate
der Formel
ME = Alkali- oder Erdalkalimetalle,
vorzugsweise Natrium, Kalium, Lithium
R
1 =
Alkyl, insbesondere mit 1–3
C-Atomen
R
2 = Alkyl, insbesondere mit
1–3 C-Atomen
und
Trägerstoffe
gelöst.
Bei
den erfindungsgemäß einsetzbaren
Phenolderivaten handelt es sich um weitgehend flüssigkeitsfreie bzw. trockene
Feststoffe. Die Reduzierung des Wassergehaltes bzw. Entfernung des
Wassers aus den Phenolderivaten kann mit an sich üblichen Trocknungsmethoden
erreicht werden. Eine bevorzugte Methode ist die Gefriertrocknung.
Erfindungsgemäß sind die
Phenolderivate demgemäß kristallin oder
amorph.
Bei
den erfindungsgemäß eingesetzten
Phenolderivaten handelt es sich vorzugsweise um Salze von Phenolen.
Hierbei können
die Reste R1 und R2 auch
in den unterschiedlichsten Kombinationen angeordnet sein, vorzugsweise
in 2- und/oder 4-Stellung.
Zu
den besonders bevorzugten Phenolen gehören die Dimethylphenole, z.B.
2,4-Dimethylphenol,
2,5-Dimethylphenol, 2,6-Dimethylphenol, 3,5-Dimethylphenol.
Die
beschriebenen Stoffe gemäß der oben wiedergegebenen
Formel zeichnen sich dadurch aus, daß vorzugsweise in 2-, 4- oder
5-Stellung NO2 angelagert werden kann. Vorzugsweise
erfolgt die Anlagerung des NO2 in 4-Stellung
zu O-Me.
Bei
den Derivaten handelt es sich vorzugsweise um Salze, wobei insbesondere
Alkali- und Erdalkalimetallsalze bevorzugt sind. Zu den besonders bevorzugten
Metallen gehören
Natrium, Kalium und Lithium.
Als
Trägerstoffe
kommen erfindungsgemäß solche
Verbindungen in Betracht, die überlicherweise in
der Lebensmittel- und Pharmaindustrie eingesetzt werden. Besonders
bevorzugt sind Polyole und/oder Polysaccharide. Beispiele hierfür sind Mannite,
Dextrane, Xylite, Polyvinylalkohole, Dextrine.
Mit
dem erfindungsgemäßen Gemisch
aus Trägerstoffen
und Phenolderivaten wird überraschend
ein stabiles, nicht-flüchtiges
Feststoffgemisch zur Verfügung
gestellt. Überraschend
läßt sich durch
die beschriebene Kombination eine Reduzierung des Wassergehaltes
durch Trocknung erreichen. D.h. im Gegensatz zum bisherigen Stand
der Technik kann z.B. durch Gefriertrocknung ein stabiles Feststoffgemisch
hergestellt werden.
Neben
den beschriebenen Phenolderivaten und Trägerstoffen kann nach einer
bevorzugten Variante das erfindungsgemäße Feststoffgemisch auch Verbindungen
von Schwefel und/oder Phosphor mit Sauerstoff enthalten. Bevorzugt
sind hierbei Sulfite, Sulfate, Phosphite und Phosphate.
Ferner
können
in dem Feststoffgemisch auch Erdalkali und Alkalimetalle enthalten
sein. Diese liegen vorzugsweise in Form von Alkalisalzen vor. Insbesondere
sind hier Alkali und Erdalkali, -phosphite, -phosphate, -sulfite,
-sulfate zu erwähnen.
Das
beschriebene Feststoffgemisch läßt sich insbesondere
für die
qualitative und quantitative Bestimmung von Stickstoff oder stickstoffhaltigen
Verbindungen einsetzen. Im Gegensatz zu den bisher üblichen
in Flüssigkeit
vorliegenden Phenolen oder Phenolverbindungen ist hierbei eine Geruchsbelästigung
oder Gesundheitsgefährdung
des Laborpersonals ausgeschlossen. Vorteilhaft ist auch, daß durch die
Herstellung in Form von Feststoffen sich ab Fabrik genau dosierte
Mengen herstellen, dosieren und abpacken lassen. Eine Dosierung
der zuzusetzenden Reagenzien vor Ort ist nicht mehr erforderlich. Das
ermöglicht,
daß auch
weniger geschultes Personal für
den Einsatz der erfindungsgemäßen Feststoffgemische
in Betracht kommt. Erfindungsgemäß eignet
sich das Feststoffgemisch insbesondere zur Bestimmung von Nitraten.
Ebenso ist es aber auch möglich,
beliebige Stickstoffverbindungen zu bestimmen, wobei hierbei eine
entsprechende vorherige Reaktion zur Umwandlung dieser Stickstoffverbindungen
in Nitrate erforderlich ist. Insbesondere lassen sich beispielsweise
Nitrite oder Ammonium zu Nitrat oxidieren und anschließend die
Nitratbestimmung durchführen.
Das
erfindungsgemäße Feststoffgemisch eignet
sich insbesondere dafür,
den Stickstoffgehalt wäßriger Proben
mittels optischer Methoden festzustellen. Hierbei kommt insbesondere
die Photometrie in Betracht.
Bei
diesem Verfahren zur qualitativen und quantitativen Bestimmung des
Stickstoffgehaltes wäßriger Proben
mittels optischer Methoden, insbesondere mittels Photometrie wird
die wäßrige Probe für die optische
Messung aufbereitet wird, indem sie mit einem der obengenannten
Feststoffgemische gemischt wird.
Grundsätzlich können beliebige
Proben auf ihren Stickstoffgehalt untersucht werden. Hierzu zählen in
erster Linie Trink- und Abwasser sowie Mineralwässer.
Ebenso
können
aber beliebige Gemische untersucht werden, die in wäßriger Lösung vorliegen. Aber
auch die Untersuchung von Feststoffen ist mit dem erfindungsgemäßen Feststoffgemisch
möglich, z.B.
die Untersuchung von Bodenproben. In diesen Fällen ist jedoch eine vorherige
Elution zur Herstellung einer wäßrigen Probe
erforderlich.
Erfindungsgemäß vorteilhaft
ist es, wenn dem Gemisch aus wäßriger Probe
und dem erfindungsgemäßen Feststoffgemisch
noch eine konzentrierte Säure
zugesetzt wird. Hierfür
kommen insbesondere Schwefelsäure
und Phosphorsäure
in Betracht. Denn in schwefel- und phosphorsaurer Lösung wird
die Nitrierung am Phenolring begünstigt. Vorzugsweise
wird Schwefelsäure
eingesetzt. Besonders bevorzugt ist ein Gemisch, das Schwefelsäure und
Phosphorsäure
enthält.
Vorteilhafterweise
wird die wäßrige Probe
direkt in eine Küvette
unter Zugabe des erfindungsgemäßen Feststoffgemisches
gegeben, wobei die Zugabe vor oder nach der Probenzugabe oder auch gleichzeitig
mit dieser erfolgen kann. Außerdem
wird vorteilhafterweise konzentrierte Säure zugesetzt. Die Komponenten
werden intensiv miteinander gemischt.
Anschließend wird
bis zum Ende der Reaktion abgewartet. Diese dauert vorzugsweise
5–30 min, besonders
bevorzugt 10–20
min, höchst
bevorzugt ca. 15 min.
Anschließend kann
die Küvette
in den Schacht eines Photometers eingesetzt werden, wo durch photometrische
Messung die Bestimmung des Nitratgehaltes erfolgt.
Erfindungsgemäß bietet
das Feststoffgemisch den Vorteil, daß es im Rahmen eines fertigen Testkits
in vordosierter Form angefertigt und vertrieben werden kann. Gegenstand
der Erfindung ist demgemäß auch ein
Testkit, der sich dadurch auszeichnet, daß er das oben beschriebene
Feststoffgemisch enthält.
In
einer besonders bevorzugten Ausführungsform
umfassen die Testkits eine Vorrichtung zum Aufbewahren von Reagenzien
und deren Einbringen in mit der zu untersuchenden Flüssigkeitsprobe
befüllte
Reaktionsbehälter
zur Durchführung von
qualitativen und/oder quantitativen Analysen sowie zum Verschließen dieser
Reaktionsbehälter.
Die
Vorrichtung ist vorzugsweise ein Verschlußelement, welches wenigstens
2 räumlich
voneinander getrennte Verschlußbereiche
aufweist, von denen ein Bereich nur dem Verschließen des
Reaktionsbehälters
dient und der andere Bereich zusätzlich zur
Verschlußfunktion
ein Reservoir aufweist, welches das erfindungsgemäße Feststoffgemisch
sowie ggfs. weitere Reagenzien und/oder Hilfsstoffe enthält, wobei
das Reservoir derart gestaltet ist, daß nach Aufsetzen des entsprechenden
Verschlußbereichs
auf den Reaktionsbehälter
der Inhalt des Reservoirs und der Inhalt des Reaktionsbehälters miteinander
mischbar sind.
Dem
Verschluß des
mit der zu untersuchenden Probe zu befüllenden Reaktionsbehälters dient jeweils
ein entsprechend ausgeformter Abschnitt an der erfindungsgemäßen Vorrichtung.
Im einfachsten Falle ist dieser so ausgebildet, daß er nach
dem Einsetzen an der Innenwandung des zu verschließenden Reaktionsbehälters mit
Reibschluß anliegt.
In Anpassung an die üblichen
runden Reagenzgläser oder
Rundküvetten
kann er beispielsweise einen kreisrunden Umfang haben, so daß er über den
gesamten Umfang abdichtend an der Innenwandung des Reaktionsbehälters anliegt.
Das Einsetzen in die Öffnung
des Reaktionsbehälters
kann dadurch erleichtert werden, daß der betreffende Abschnitt
konisch ausgeformt ist. Möglich
ist aber auch eine leicht passförmig
nach außen
ausgebildete Wölbung.
Diese begünstigt
eine Anpassung an die Innenoberfläche des Reaktionsbehälters.
Eine
andere Möglichkeit
ist, daß alternativ oder
in Kombination mit der beschriebenen Ausbildung des zum Verschluß des Reaktionsbehälters vorgesehenen
Abschnitts im oberen Bereich des Abschnitts ein radialer Überstand
vorhanden ist, der nach dem Aufsetzen der erfindungsgemäßen Vorrichtung
auf dem Öffnungsrand
des Reaktionsbehälters
aufliegt. Durch Aufschrauben einer äußeren Kappe kann sodann dieser Überstand
eingeklemmt werden, so daß eine
entsprechende Abdichtung erreicht wird. Der betreffende Überstand
kann vielfältig ausgebildet
sein. Zweckmäßig ist
beispielsweise eine Ausbildung als Ringsteg.
Eine
weitere Möglichkeit
der Ausgestaltung des dem Verschließen des Reaktionsbehälters dienenden
Abschnitts besteht darin, ein Gewinde vorzusehen. Voraussetzung
hierfür
ist allerdings, daß an der
Innenwandung des mit der Probe zu befüllenden Reaktionsbehälters ebenfalls
ein Gewinde vorhanden ist.
Weiterhin
ist es möglich,
den genannten Abschnitt als einseitig offenes Behältnis auszubilden. Dieses
kann entweder in der oben beschriebenen Form reibschlüssig oder
mittels eines Gewindes in die Einfüllöffnung des Reaktionsbehälters eingebracht
werden. Im letzteren Falle ist es wiederum möglich, an dem Abschnitt ein
Außengewinde
anzubringen, sofern an der Innenwand des mit der zu untersuchenden
Probe zu füllenden
Reaktionsbehälters ein
Gewinde vorhanden ist. Eine bevorzugte Möglichkeit besteht jedoch darin,
in dem Abschnitt ein Innengewinde vorzusehen, das auf ein Außengewinde des
Reaktionsbehälters
aufgesetzt wird.
Als
Material für
den beschriebenen Abschnitt der Vorrichtung kommen alle bekannten, üblichen Stoffe
in Betracht. Sofern eine reibschlüssige Anlage an der Innenwandung
des Reaktionsbehälters
gewünscht
ist, kann mit Hilfe dieses Materials eine ausreichende Dichtigkeit
erreicht werden. Ebenso ist aber auch die Verwendung von Kunststoff
denkbar. Dies gilt insbesondere für den Fall, daß der Aufsatz mittels
eines Gewindes geschieht.
Der
die Reagenzien und/oder Hilfsstoffe enthaltende Bereich kann so
ausgestaltet sein, daß beim
Verschließen
mittels eines der zuvor beschriebenen Abschnitte keine Möglichkeit
besteht, daß die erfindungsgemäßen Feststoffgemische,
Reagenzien und Hilfsstoffe in den mit den Proben zu befüllenden Reaktionsbehälter oder
in die Umgebung gelangen. Vorzugsweisen ist der genannte Bereich
hierfür
als einseitig offener Behälter
ausgeformt.
Im
einfachsten Falle kann die gesamte Vorrichtung als zylinderförmiges Gefäß ausgestaltet sein,
das durch eine in seinem Inneren angeordnete Trennwand in zwei einseitig
offene Räume
geteilt ist. Nach dem oben Gesagten kann die Ausgestaltung aber
auch so sein, daß nur
der für
die Aufnahme des erfindungsgemäßen Feststoffgemisches
sowie der ggfs. vorhandenen weiteren Reagenzien und Hilfsstoffe
vorgesehene Bereich einseitig offen ist, während der zum Verschließen des
Reaktionsbehälters vorgesehene
Abschnitt in einer der oben beschriebenen Formen ausgestaltet sein
kann. Während
dieser Abschnitt darüber
hinaus in Abhängigkeit
von der Form der Reaktionsbehälter
gestaltet sein muß,
kann der Bereich für
die Aufnahme der Reagenzien beliebig geformt sein. Als am zweckmäßigsten
hat sich jedoch die genannte zylinderförmige Gestaltung erwiesen.
Der
Bereich für
die Aufnahme des erfindungsgemäßen Feststoffgemischs
sowie der ggfs. vorhandenen weiteren Reagenzien muß auch die Verschlußfunktion
erfüllen.
Er kann zum Aufsetzen auf den Reaktionsbehälter an dessen Öffnung angepaßt sein.
D.h. es kann eine Form vorgesehen sein, die für eine reibschlüssige Verbindung
geeignet ist. Hierzu ist es am zweckmäßigsten; wenn die Innenwandung
des Bereichs passgenau an die Außenwandung des Reaktionsbehälters ansetzbar
ist. Ebenso ist es aber auch denkbar, die Außenwandung des Bereichs passgenau
an die Innenwandung des Reaktionsbehälters anzusetzen. Als sehr
zweckmäßig hat
sich auch erwiesen, mittels eines Gewindes den Bereich mit den Reagenzien
aufzusetzen. Sofern ein Innengewinde an der Innenwand des Reaktionsbehälters vorhanden
ist, muß demgemäß ein Außengewinde
an den Bereich angeordnet sein. Sofern der Reaktionsbehälter ein
Außengewinde
aufweist, hat der Bereich wiederum ein Innengewinde.
Es
ist auch möglich,
daß der
Bereich für
die Aufnahme des erfindungsgemäßen Feststoffgemischs
sowie der ggfs. vorhandenen weiteren Reagenzien nochmals unterteilt
ist, so daß mehrere
verschiedene Reagenzien in diesem aufbewahrt werden können. Die
Anlage der Öffnungen
ist ebenfalls beliebig. D.h. diese können auch in der seitlichen
Wandung vorgesehen sein. Am zweckmäßigsten ist jedoch im Falle
einer zylinderförmigen
Ausgestaltung die Anlage der Öffnung
derart, daß ein
becherförmiges
Gebilde, d.h. ein einseitig geschlossener bzw. offener Zylinder
entsteht. In jedem Falle muß die Öffnung jedoch
so angelegt sein, daß beim
Verschließen
mittels des oben beschriebenen Abschnitts keinerlei Reagenzien in
den Reaktionsbehälter
gelangen können.
In
dem Bereich für
die Aufnahme des erfindungsgemäßen Feststoffgemischs
sowie der ggfs. vorhandenen weiteren Reagenzien können auch
besondere Bereiche zu deren Aufnahme vorgesehen sein. Beispielsweise
kann ein becherförmiger
Ansatz vorgesehen sein. Dieser läßt sich
beispielsweise an der obengenannten Trennwand in Form eines offenen
Hohlzylinders anbringen In einer bevorzugten Form ist der das erfindungsgemäße Feststoffgemisch
sowie die ggfs. vorhandenen weiteren Reagenzien und Hilfsstoffe
aufweisende Bereich verschließbar.
Hierfür
kommen vorzugsweise ablösbare oder
zerstörbare
Schutzfolien in Betracht. Diese können beispielsweise aus Aluminium
oder Kunststoff bestehen, die beim Hersteller aufgeschraubt, geklebt oder
geschweißt
oder aufgedrückt
werden. Ebenso sind aber auch andere abnehmbare oder wiederverwendbare
Verschlüsse
denkbar. Z.B. könnte
auch ein aufschraubbarer Aufsatz vorgesehen werden. Ist der Verschluß gasdicht
ausgeführt,
dann können
auch Reagenzien, die unter normaler Umgebungsluft nicht stabil sind
unter Schutzgas oder in Vakkum eingefüllt und gelagert werden.
Als
weitere Reagenzien können
beispielsweise vorgesehen sein Puffer, Farbreagenzien, Aufschlußreagenzien,
Reduktions-/Oxidationsmittel.
Zu
den Hilfsstoffen zählen
z.B. auch Mittel, mit deren Hilfe die Vermischung von zu untersuchender
Probe mit dem Reagenz erleichtert werden soll. So können in
der Vorrichtung u.a. Glasperlen oder ähnliche Mittel vorgesehen sein.
Weiterhin können auch
Siedesteine eingesetzt werden.
Vorteilhafterweise
können
das erfindungsgemäße Feststoffgemisch
sowie das ggf. vorhandene weitere Reagenz und/oder die Hilfsstoffe
in dem für sie
vorgesehenen Bereich fixiert sein. Die Fixierung kann hierbei derart
ausgestaltet sein, daß das
erfindungsgemäße Feststoffgemisch
sowie das ggf. vorhandene weitere Reagenz und/oder die Hilfsstoffe bei
abwärts
gerichteter Öffnung
des Bereichs nicht aus diesem herausfallen können. Und zwar ist die Fixierung
so gestaltet, daß das
Verbleiben des Feststoffgemischs, des Reagenzes und/oder der Hilfsstoffe
unabhängig
von der abwärts
gerichteten Neigung der Öffnung
gewährleistet
ist.
Erfindungsgemäß werden
das Feststoffgemisch und die Reagenzien und/oder die Hilfsstoffe
in Form von Lyophililaten fixiert. Diese werden vorzugsweise in
einem napfartigen Gebilde mit mechanischen Rückhaltevorrichtungen angeordnet.
Lyophililierung und Einbringen in die napfartigen Vertiefungen kann
mit Methoden gemäß dem Stand
der Technik durchgeführt
werden wie sie z.B. aus der DE-GM 8703659.2 bekannt sind.
Die
erfindungsgemäß eingesetzten
Feststoffgemische sowie die ggf. vorhandenen weiteren Reagenzien
und/oder Hilfsstoffe können
in Form von Pulver, Granulat, Pellets, Tabletten, Kapseln oder Lysophilisaten
vorliegen. Diese Form ermöglicht
die Unterbringung mehrerer verschiedener Feststoffgemische, Reagenzien
und Hilfsstoffe in dem dafür
vorgesehenen Bereich. Um unkontrollierbare Reaktionen zwischen den
verschiedenen Feststoffgemischen, Reagezien und Hilfsstoffen zu
verhindern, können
sie mit geeigneten Stoffen beschichtet werden. Einsetzbar sind für diesen
Zweck z.B. Wachse.
Die
beschriebene Vorrichtung läßt sich
derart einsetzen, daß der
Reaktionsbehälter
zunächst mit
der zu untersuchenden Probe befüllt
wird und anschließend
die in der Vorrichtung vorhandenen Reagenzien in diesen eingebracht
werden. Ggfs. muß in diesem
Reaktionsbehälter
zunächst
eine Aufschlußreaktion
durchgeführt
werden und anschließend
in einem zweiten Behältnis
die einer Messung zugängliche
Reaktion durchgeführt
werden.