DE4041107A1 - Tube for continuous, long-term pH measurement - in liquids of gas permeable, indicator-impermeable material - Google Patents
Tube for continuous, long-term pH measurement - in liquids of gas permeable, indicator-impermeable materialInfo
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Abstract
Description
Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung gemäß Oberbe griff des Hauptanspruches, sowie deren Verwendung.The invention relates to a device according to Oberbe handle of the main claim, as well as their use.
Eine kontinuierliche, langfristige Messung des pH- Wertes, insbesondere von CO2-abhängigen pH-Wert- Änderungen, ist unter anderem in der Aquaristik von Interesse. Auf diese Anwendung soll hier beispielhaft für die im übrigen breiteren Anwendungsmöglichkeiten eingegangen werden.A continuous, long-term measurement of the pH value, in particular of CO 2 -dependent pH value changes, is of interest in aquaristics, among other things. This application will be dealt with here by way of example for the broader possible uses.
Aufgrund des unterschiedlichen CO2-Bedarfs von Wasser pflanzen (bei Licht: CO2-Aufnahme, bei Dunkelheit: CO2-Abgabe) und der stoffwechselbedingten CO2-Ausschei dung der in Aquarien gepflegten Tiere können in Aquarien erhebliche Schwankungen der CO2-Konzentration (z. B. zwischen Tag und Nacht) auftreten. Da im Wasser gelöstes CO2 als Säure wirkt (0,1% des gelösten CO2 reagieren mit Wasser zu Kohlensäure), führen Schwankungen der CO2-Konzentration automatisch zu entsprechenden Schwan kungen des pH-Wertes des Aquarienwassers.Due to the different CO 2 requirements of water plants (in the light: CO 2 absorption, in the dark: CO 2 release) and the metabolic CO 2 excretion of the animals cared for in aquariums, considerable fluctuations in the CO 2 concentration can occur in aquariums (e.g. between day and night). Since CO 2 dissolved in water acts as an acid (0.1% of the dissolved CO 2 reacts with water to form carbonic acid), fluctuations in the CO 2 concentration automatically lead to corresponding fluctuations in the pH value of the aquarium water.
Zur Unterstützung der Photosynthese der Wasserpflanzen ist eine zusätzliche CO2-Düngung des Wassers wünschens wert. Hierdurch oder durch natürlich bedingte übermäßige Erhöhung der CO2-Konzentration kann es - vor allem in nur schwach gepuffertem Wasser (niedriger KH-Wert) - zu einem Säuresturz und im Extremfall zur gesundheit lichen Schädigung bzw. zum Tod der Aquarien-Tiere kommen.To support the photosynthesis of the aquatic plants, an additional CO 2 fertilization of the water is desirable. As a result of this or due to an excessive increase in the CO 2 concentration due to natural factors, an acid fall and, in extreme cases, damage to the health or death of the aquarium animals can occur, especially in weakly buffered water (low KH value).
Aus diesem Grunde ist speziell bei zusätzlicher CO2- Düngung eine kontinuierliche, langfristige Messung des pH-Wertes und CO2-bedingter pH-Wert-Änderungen in Aquarien wünschenswert, was z. B. mittels eines elektronischen pH-Meters möglich ist.For this reason, especially with additional CO 2 fertilization, a continuous, long-term measurement of the pH value and CO 2 -related pH changes in aquariums is desirable. B. is possible by means of an electronic pH meter.
Da diese Geräte jedoch relativ teuer sind, lohnt sich ihr Einsatz für die meisten Aquarianer nicht.However, since these devices are relatively expensive, it is worthwhile their commitment to most aquarists does not.
Eine preiswerte Alternative bieten auf dem Markt verfügbare Geräte, die wie die erfindungsgemäße Vorrich tung, mit einem pH-Farb-Indikator arbeiten, im übrigen aber nach einem anderen Prinzip funktionieren. Die fraglichen Geräte sind so konstruiert, daß sich nach ihrer Befestigung unter Wasser ein Luft-Zwischenraum zwischen dem zu testenden Aquarienwasser und der im Test-Gerät eingeschossenen Test-Flüssigkeit (Aqua rienwasser plus Indikator) befindet. Das CO2 diffundiert über den Luft-Zwischenraum in die Test-Flüssigkeit ein. Dadurch stellt sich ein Konzentrations-Gleich gewicht an gelöstem CO2 im Aquarienwasser und in der Test-Flüssigkeit ein. Der pH-Wert des Aquarien wassers kann mittels eines Farb-Vergleichs der Test- Flüssigkeit mit einer dem verwendeten pH-Indikator zugeordneten Farb-Skala bestimmt werden.An inexpensive alternative is offered by devices available on the market which, like the device according to the invention, work with a pH color indicator, but otherwise operate on a different principle. The devices in question are designed so that after their attachment under water there is an air gap between the aquarium water to be tested and the test liquid shot in the test device (aquarium water plus indicator). The CO 2 diffuses into the test liquid through the air gap. This results in a concentration equilibrium of dissolved CO 2 in the aquarium water and in the test liquid. The pH value of the aquarium water can be determined by comparing the color of the test liquid with a color scale assigned to the pH indicator used.
Die wesentlichen Nachteile dieser Geräte sind folgende:The main disadvantages of these devices are as follows:
Da die CO2-Diffusion aus dem Aquarienwasser über einen Luftraum in die Test-Flüssigkeit nur relativ langsam erfolgt, reagieren die entsprechenden Geräte nur langsam auf Änderungen der CO2-Konzentration im Aquarienwasser. Eine zusätzliche Verlangsamung der Reaktion ergibt sich aus der extrem geringen Diffu sionsgeschwindigkeit von CO2 in Wasser bei relativ großem Volumen der Test-Flüssigkeit in den fraglichen Geräten.Since the CO 2 diffusion from the aquarium water into the test liquid via an air space is relatively slow, the corresponding devices react only slowly to changes in the CO 2 concentration in the aquarium water. An additional slowdown of the reaction results from the extremely low diffusion rate of CO 2 in water with a relatively large volume of the test liquid in the devices in question.
Da ferner das CO2 nur über die dem Luftraum zugewandte Oberfläche der Test-Flüssigkeit eindiffundiert, muß diese Oberfläche relativ groß im Verhältnis zum Volumen der Testflüssigkeit sein. Die entsprechenden Geräte sind daher notwendigerweise relativ groß. Ferner ist die Handhabung dieser Geräte umständlich.Furthermore, since the CO 2 diffuses only over the surface of the test liquid facing the air space, this surface must be relatively large in relation to the volume of the test liquid. The corresponding devices are therefore necessarily relatively large. Furthermore, the handling of these devices is cumbersome.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es daher, eine Vorrichtung zur kontinuierlichen, langfristigen Messung des pH-Wertes einer Flüssigkeit, insbesondere CO2-abhängiger pH-Wert-Änderungen von Flüssigkeiten, wie Aquarienwasser, sowie zur kontinuierlichen, lang fristigen, direkten oder indirekten Messung der Konzen tration und der Konzentrationsänderungen von Gasen, bzw. zu deren bloßem Nachweis in gasförmigen oder in flüssigen Medien zu entwickeln, wobei die Vorrichtung sich durch eine schnelle Reaktion des Test-Mediums auf entsprechende Veränderungen in dem zu testenden Medium, ferner durch geringe Baugröße und geringe Herstellungskosten und eine einfache Handhabung aus zeichnet.It is therefore an object of the present invention to provide a device for the continuous, long-term measurement of the pH of a liquid, in particular CO 2 -dependent pH changes in liquids, such as aquarium water, and for the continuous, long-term, direct or indirect measurement of the Concentration and the concentration changes of gases, or for their mere detection in gaseous or in liquid media to develop, the device by a quick reaction of the test medium to corresponding changes in the medium to be tested, also by small size and small Manufacturing costs and ease of use distinguishes.
Diese Aufgabe wird bei einer Vorrichtung gemäß Oberbe griff des Hauptanspruches durch dessen kennzeichnenden Teil gelöst.This object is achieved in a device according to Oberbe seized the main claim by its characteristic Part solved.
Die Erfindung geht dabei von der physikalischen Gesetz mäßigkeit aus, daß Gase oder in Flüssigkeiten gelöste Gase durch die aus Kunststoff hergestellte Wandung eines Test-Behälters diffundieren, in welchem sich ein z. B. einer Flüssigkeit zugegebener Farb-lndikator- Stoff bzw. ein Bio-lndikator befindet. Die Kunststoff wandung ist dabei lediglich für das Gas aufgrund von Konzentrationsunterschieden durchlässig, während der verwendete Indikator (Farb-Indikator-Stoff bzw. Bio-Indikator) nicht durch die Kunststoffwandung hindurchtreten kann. In Abhängigkeit von der gewählten Wandstärke des Test-Behälters und des Diffusions- Koeffizienten des gewählten Kunststoffmaterials seiner Wandung kann dabei je nach gewählter Wandstärke und Kunststoffmaterial erreicht werden, daß eine schnelle Reaktion des Indikators in Äbhänigkeit von Konzentra tionsänderungen der den Test-Behälter außen umgebenden in Flüssigkeiten gelösten bzw. freien Gase erfolgt.The invention is based on the physical law moderate that gases or dissolved in liquids Gases through the wall made of plastic of a test container diffuse in which a z. B. Color indicator added to a liquid Substance or a bio-indicator. The plastic Wall is due only to the gas permeable from concentration differences, while the indicator used (color indicator substance or Bio indicator) not through the plastic wall can step through. Depending on the chosen one Wall thickness of the test container and the diffusion Coefficients of the chosen plastic material Wall can vary depending on the selected wall thickness and Plastic material that can be achieved quickly Response of the indicator depending on the concentration changes in the environment surrounding the test container gases dissolved or free in liquids.
Je kleiner der Durchmesser des Test-Behälters ist, desto günstiger ist dabei die Oberflächen/Volumen- Relation des in ihm aufgenommenen Test-Mediums im Hinblick auf eine schnelle Angleichung des Test-Mediums an Änderungen der Konzentration der in dem zu testenden Medium vorhandenen Gase. Die Wandung des Testbehälters muß dabei entweder selbst ganz oder teilweise trans parent sein oder zumindest mehrere Fenster aufweisen, so daß ein Vergleich der sich einstellenden Farbe des Farb-Indikator-Stoffes mit der auf einer Farbskala einem bestimmten pH-Wert oder einer bestimmten Gas- Konzentration bzw. einem bestimmten Gas zugeordneten entsprechenden Farbe, - oder ein Vergleich entsprechen der Indikationsgrößen, von außen möglich ist.The smaller the diameter of the test container, the cheaper the surface / volume Relation of the test medium recorded in it With a view to rapid adjustment of the test medium changes in the concentration of those being tested Medium gases present. The wall of the test container must be either completely or partially trans be parent or have at least several windows, so that a comparison of the emerging color of the color indicator substance with that on a color scale a certain pH or a certain gas Concentration or a specific gas assigned corresponding color, - or a comparison the indication sizes, is possible from the outside.
In bevorzugter Ausführungsform wird dabei ein transpa renter Silikon-Schlauch als eigentlicher Test-Behälter verwendet, wobei durch dessen Schlauchwandung die in dem zu testenden Medium vorhandenen Gase über die gesamte Oberfläche des Schlauches in das in ihm aufge nommene Test-Medium hinein diffundieren können. Generell können dabei auch Schläuche aus einem nicht-transparenten Accurel-Material verwendet werden, welches z. B. für Sauer stoff einen hohen Diffusions-Koeffizienten aufweist.In a preferred embodiment, a transpa Renter silicone hose as the actual test container used, the through the hose wall gases present in the medium to be tested the entire surface of the hose into the one in it test medium can diffuse into it. As a general rule can also use hoses made of a non-transparent Accurel material can be used, which, for. B. for Sauer fabric has a high diffusion coefficient.
Bei der optischen Bestimmung des pH-Wertes oder der Konzentration muß dabei durch Anlage eines transparenten Teils in der Wandung des Schlauches (z. B. Fenster) erreicht werden, daß die Änderung der Farbe des Farb- Indikator-Stoffes festgestellt werden kann.When optically determining the pH or the Concentration must be done by creating a transparent Partly in the wall of the hose (e.g. window) be achieved that the change in color of the color Indicator substance can be determined.
Zur pH-Wert-Bestimmung in Flüssigkeiten werden dabei vorzugsweise Silikon-Schläuche von 5-10 mm Innendurch messer und einer Wandstärke unter 1,5 mm als Test- Behälter verwendet.To determine the pH value in liquids preferably silicone hoses of 5-10 mm inside diameter knife and a wall thickness of less than 1.5 mm as a test Container used.
Für eine schnelle Reaktion der Test-Flüssigkeit ist vor allen Dingen die Wandstärke der verwendeten Schläuche und in zweiter Linie ihr Innendurchmesser von Bedeutung. Vergleichende Versuche ergaben, daß die Test-Flüssigkeit bei gleichem Innendurchmesser der Schläuche (6 mm) bei einer Wandstärke von 0,5 mm 2,2mal schneller auf CO2-bedingte pH-Wert-Änderungen von Wasser reagiert, als bei einer Wandstärke der Schläuche von 1,5 mm.For a quick reaction of the test liquid, the wall thickness of the hoses used and, secondly, their inner diameter are important. Comparative tests showed that the test liquid with the same inner diameter of the hoses (6 mm) with a wall thickness of 0.5 mm reacted 2.2 times faster to CO 2 -related pH changes in water than with a wall thickness of the hoses of 1.5 mm.
Um eine möglichst schnelle Reaktion zu erreichen, sollte die Wandstärke der Test-Behälter so gering wie möglich sein, jedoch gewährleisten, daß der verwen dete Indikator in ausreichendem Maß in den Schläuchen zurückgehalten wird.In order to get the fastest possible response, the wall thickness of the test container should be so low as possible, but ensure that the use sufficient indicator in the hoses is held back.
Bei Verwendung von Bromthymolblau zur Bestimmung des CO2-abhängigen pH-Wertes in Wasser reicht z. B. eine Wandstärke des Silikon-Testbehälters von 0,5 mm aus. Behälter mit geringerer Wandstärke wurden nicht getestet. 0,5 mm dürfte daher noch nicht die kritische Grenze bezüglich der Wandstärke darstellen.When using bromothymol blue to determine the CO 2 -dependent pH in water, e.g. B. from a wall thickness of the silicone test container of 0.5 mm. Thinner walls have not been tested. 0.5 mm should therefore not yet represent the critical limit with regard to the wall thickness.
Vergleichende Versuche ergaben, daß die Test-Flüssigkeit in Silikon-Schläuchen von 6 mm Innendurchmesser und einer Wandstärke von 0,5 mm 3-4mal schneller plötzlichen CO2-bedingten pH-Wert-Änderungen in Wasser folgen, als das beste der bisher am Markt befindlichen eingangs genannten Geräte. Comparative tests showed that the test liquid in silicone tubing with an inner diameter of 6 mm and a wall thickness of 0.5 mm followed sudden changes in pH 2 in water caused by CO 2 in water 3-4 times faster than the best of the hitherto on the market devices mentioned at the beginning.
Derartige aus Silikon-Schläuchen gebildete Test-Behälter werden dabei vorzugweise in ein etwas größeres, undurch sichtiges Außenrohr eingefügt, welches den beispiels weise 4 cm langen Silikonschlauch von außen schützend umgibt und dabei auf der Vorderseite eine ausreichend groß bemessene Einblicköffnung und an der Hinterseite eine weitere Öffnung besitzt, an welcher ein durch scheinender Reflektiergrund angebracht ist. Vor Einbrin gung der Silikon-Schläuche in das Außenrohr werden diese dabei mit einem geeignetem Medium (z. B. Aquarien wasser) zur Aufnahme des Indikators gefüllt, wobei die Einfüllöffnung verklebt, verschweißt oder durch einen Stopfen abgeschlossen wird.Such test containers formed from silicone hoses are preferably in a slightly larger, opaque Visible outer tube inserted, which the example 4 cm long silicone tube protecting from the outside surrounds and a sufficient on the front large-sized inspection opening and at the rear has another opening at which a through seeming reflective base is attached. Before Einbrin silicone tubing into the outer tube use a suitable medium (e.g. aquariums water) filled to accommodate the indicator, whereby the filler opening glued, welded or through a stopper is closed.
Die an dem Außenrohr entgegengesetzt der Einblicköffnung angelegte hintere Öffnung weist dabei vorzugsweise einen Reflektiergrund in Form eines sich über diese Öffnung bandförmig erstreckenden weißen, durchscheinen den Materials auf.The one on the outer tube opposite the viewing opening rear opening preferably has a reflective base in the form of an over this The opening is white and shows through a band the material.
Die schnelle Reaktion des insbesondere aus einem Silikon-Schlauch gebildeten erfindungsgemäßen Test- Behälters auf Konzentrationsänderungen von Gasen in dem zu testenden Medium läßt dabei bei Kombination mit geeigneten Sensor- und Schaltvorrichtungen einen Einsatz als Gas-Detektor und zur Steuerung z. B. der Begasung von Flüssigkeiten zu. In Kombination mit einer elektronischen Anzeige ist es dabei möglich, den zunächst rein optisch gemessenen Farb-Indikator- Wert bzw. andere Indikationsgrößen, welche z. B. über einen Bio-Sensor gemessen werden, digital oder analog anzuzeigen.The quick response of one in particular Silicone tube formed test according to the invention Container for changes in the concentration of gases leaves in the medium to be tested when combined with suitable sensor and switching devices Use as a gas detector and to control e.g. B. the Fumigation of liquids too. In combination with an electronic display it is possible the initially purely optically measured color indicator Value or other indicators, which e.g. B. about a bio-sensor can be measured, digital or analog display.
Da vorzugsweise dünne, kurze Silikon-Schläuche als Test-Behälter verwendet werden, besteht ein besonderer Vorteil dieser erfindungsgemäßen Vorrichtung darin, daß gegenüber bisher hergestellten pH-Meßgeräten unter Verwendung eines Farb-Indikators sich ein um den Faktor 1/10 bis 1/3 geringeres Volumen der Test- Vorrichtung ergibt.Because preferably thin, short silicone hoses as Test containers used are special Advantage of this device according to the invention in that compared to previously manufactured pH meters using a color indicator the factor 1/10 to 1/3 lower volume of the test Device results.
Sowohl ein bloßer geeigneter Kunststoff-Test-Behälter als auch ein derartiger Behälter in Form dünner, kurzer Silikon-Schläuche ist dabei sehr einfach zu handhaben. Der aus einem Silikon-Schlauch bestehende Test-Behälter kann dabei leicht aus seinem Außenrohr entnommen werden.Both a mere suitable plastic test container as well as such a container in the form of thin short silicone hoses is very easy to do handle. The one consisting of a silicone tube The test container can be easily removed from its outer tube be removed.
Da der Silikon-Schlauch nach seinem Zusammendrücken in seine ursprüngliche Form zurückkehrt, kann auf diese Weise durch gleichzeitiges Eintauchen z. B. in das zu testende Medium ein Füllen des Schlauches mit Gas oder Flüssigkeit erreicht werden. Ein in ihm gegebenenfalls bereits vorhandenes anderes Medium kann dabei leicht aus dem Schlauch herausgedrückt werden. Anschließend wird der Indikator hinzugefügt und dann der Silikon-Schlauch verschlossen, wieder in das Außenrohr eingeschoben und in das zu testende Medium überführt.Because the silicone hose after it is compressed can return to its original form this way by simultaneously immersing z. B. in that medium to be tested by filling the hose with Gas or liquid can be reached. One in it any other medium already present can be easily pushed out of the hose will. The indicator is then added and then the silicone tube closed, again inserted into the outer tube and into the one to be tested Medium transferred.
Zur Messung des pH-Wertes bzw. CO2-bedingter pH-Wert- Änderungen mittels der erfindungsgemäßen Testvorrichtung sind grundsätzlich alle pH-Farb-Indikatoren (z. B. Bromkresolgrün (pH 3,8-5,4), Bromthymolblau (pH 6,0-7,6), Thymolblau (pH 8,0 - 9,6)) mit intensiver Farb-Wiedergabe sowie Misch- und Universalindikatoren mit einer intensiven Farb-Wiedergabe geeignet. Bei Verwendung von Testbehältern aus Silikon sind solche Indikatoren ungeeignet, die die Silikon-Wand des Testbehälters infiltrieren wie z. B. Methylrot und der "pH-Universalindikator flüssig pH 4-10" der Firma Merck (Art.Nr. 9175).In principle, all pH color indicators (e.g. bromocresol green (pH 3.8-5.4), bromothymol blue (pH 6.) Are for measuring the pH value or CO 2 -related pH value changes using the test device according to the invention , 0-7.6), thymol blue (pH 8.0 - 9.6)) with intensive color reproduction as well as mixing and universal indicators with intensive color reproduction. When using test containers made of silicone, such indicators are unsuitable as to infiltrate the silicone wall of the test container, e.g. B. methyl red and the "pH universal indicator liquid pH 4-10" from Merck (Item No. 9175).
Als Lösungsmittel zur Herstellung flüssiger pH-Farb- Indikatoren können Wasser oder Alkohol (20-96%ig je nach Indikator) oder Natronlauge (0,1 mol/l) plus Wasser verwendet werden (vergleiche Merck-Tabellen für das Labor, Seite 52- 56). Zur Verwendung in der erfindungsgemäßen Test-Vorrichtung sind in Wasser oder Natronlauge plus Wasser gelöste Indikatoren besser geeignet als in Alkohol gelöste Indikatoren, da der als Lösungsmittel verwendete Alkohol eine leicht saure Reaktion hervorruft und daher bei einer Zugabe zu schwach gepuffertem Wasser (KH-Wert unter 4° dKH) einen zu niedrigen pH-Wert anzeigt.As a solvent for the production of liquid pH color Indicators can be water or alcohol (20-96% depending on the indicator) or sodium hydroxide solution (0.1 mol / l) plus Water are used (see Merck tables for the laboratory, pages 52-56). For use in the test device according to the invention are in water or sodium hydroxide solution plus water dissolved indicators more suitable than indicators dissolved in alcohol, since the alcohol used as the solvent is a slightly acidic reaction and therefore in a Add to weakly buffered water (KH value below 4 ° dKH) indicates that the pH value is too low.
Zur Messung des pH-Wertes und CO2-abhängiger pH-Wert- Änderungen in Süßwasseraquarien ist z. B. der pH-Farb- Indikator "Bromthymolblau" (pH 6,0-7,6) bestens geeignet. Dieser Indikator wird in der erfindungsgemäßen Test-Vorrichtung beispielsweise folgendermaßen verwen det:For measuring the pH value and CO 2 -dependent pH value changes in freshwater aquariums, e.g. B. the pH color indicator "bromothymol blue" (pH 6.0-7.6) is very suitable. This indicator is used in the test device according to the invention, for example, as follows:
Der vorzugsweise aus Silikon-Kautschuk bestehende, unten verklebte schlauchförmige Test-Behälter von z. B. 4 cm Länge und einem Innendurchmesser von z. B. 5 mm wird bis zur einer Höhe von 2,3 cm mit Aquarien- wasser gefüllt. Es werden dann 2 Tropfen Bromthymolblau- Indikator-Lösung zugegeben. Das Mischungsverhältnis Aquarienwasser/Indikator beträgt in diesem Fall ca. 7 : 2. Andere pH-Indikatoren mit einer entsprechend intensiven Farbwiedergabe können in einem entsprechenden Mischungsverhältnis angewandt werden. Bei Verwendung von Test-Behältern mit einem größeren Durchmesser kann relativ weniger lndikator verwendet werden, da aufgrund des größeren Durchmessers des Testbehälters die Farbwiedergabe intensiver ist.The preferably made of silicone rubber, tubular test containers from e.g. B. 4 cm in length and an inner diameter of z. B. 5 mm is up to a height of 2.3 cm with aquarium filled with water. Then 2 drops of bromothymol blue Indicator solution added. The mixing ratio Aquarium water / indicator in this case is approx. 7: 2. Other pH indicators with a corresponding intense color rendering can be in a corresponding Mixing ratio can be applied. Using of test containers with a larger diameter relatively less indicator can be used because of the larger diameter of the test container the color rendering is more intense.
Der Test-Behälter wird anschließend z. B. mit einem Stopfen verschlossen und in das Außenrohr gesteckt. Die Anbringung der Test-Vorrichtung im Aquarium erfolgt unter Wasser, wobei die Test-Vorrichtung allseitig vom Aquarium-Wasser umspült wird. Die Test-Vorrichtung wird dabei über einen Saugnapf oder dergleichen un mittelbar nahe an der Frontscheibe des Aquariums angebracht, so daß sich Farb-Änderungen des Farb- Indikator-Stoffes gut erkennen lassen.The test container is then z. B. with a Plug closed and inserted into the outer tube. The test device is attached to the aquarium under water, with the test device on all sides is washed around by the aquarium water. The test device is un a suction cup or the like indirectly close to the front window of the aquarium attached so that color changes of the color Clearly identify the indicator substance.
Bei geringem CO2-Gehalt des Aquariumwassers besitzt dabei der pH-Indikator Bromthymolblau beispielsweise entsprechend einem pH-Wert von 7,6 eine blaue Farbe, wobei bei Erhöhung des CO2-Gehaltes des Aquariumwassers und infolgedessen auch der Test-Flüssigkeit (Konzentra tionsausgleich durch Diffusion von CO2 durch die Test- Behälter-Wand) sich die Farbe des Indikators in eine grüne Farbe (pH 6,6-6,8) und bei weiterer Erhöhung der CO2-Konzentration in eine gelbe Farbe, beispiels weise bei einem pH-Wert von 6,0 verändert.With low CO 2 content of the aquarium water while the pH indicator is bromothymol blue has, for example, corresponding to a pH-value of 7.6 a blue color, wherein when increasing the CO 2 content of the aquarium water and, consequently, of the test liquid (concentra tion balancing by Diffusion of CO 2 through the test container wall) the color of the indicator turns into a green color (pH 6.6-6.8) and, if the CO 2 concentration is further increased, turns into a yellow color, for example at a pH -Value changed from 6.0.
Da eine feste Relation zwischen dem Hydrogenkarbonat gehalt, dem Gehalt an gelöstem CO2 und dem pH-Wert von Wasser besteht (Karbonatsystem), ist es möglich, mittels der erfindungsgemäßen Testvorrichtung nicht nur den pH-Wert und CO2-bedingte pH-Wert-Änderungen z. B. von Aquarienwasser zu bestimmen, sondern es kann auch - bei bekannter Karbonathärte des Wasser - mittels des pH-Wertes auf den Gehalt an gelöstem CO2 rückgeschlossen werden. Die Karbonathärte kann dabei problemlos mit einem handelsüblichen Tropf-Test ermit telt werden. Der CO2-Gehalt wird dann mittels bekannter Tabellen zur Relation von Karbonathärte, pH-Wert und CO2-Gehalt ermittelt.Since there is a fixed relationship between the hydrogen carbonate content, the content of dissolved CO 2 and the pH value of water (carbonate system), it is possible to use the test device according to the invention not only to determine the pH value and CO 2 -related pH value. Changes z. B. of aquarium water, but it can also - with known carbonate hardness of the water - by means of the pH value inferred on the content of dissolved CO 2 . The carbonate hardness can be easily determined using a commercially available drip test. The CO 2 content is then determined using known tables for the relationship between carbonate hardness, pH value and CO 2 content.
Durchgeführte pH-Wert-Versuche in Wasser mit neuen Silikonschläuchen als Test-Behälter ergaben, daß diese in ihrer Wandung Säure (vermutlich Essigsäure) enthalten, die in die Test-Flüssigkeit abgebeben wird und zu einer Erniedrigung des pH-Wertes und damit zu einer Verfälschung des Ergebnisses führt. Um dies zu verhindern, werden die Silikon-Kautschuk- Schläuche vor ihrer Benutzung gewässert. Diese Wässerung sollte bis zu ihrer Verwendung erfolgen und minimal je nach Wandstärke der Schläuche 1-3 Wochen dauern. Anschließend kann der Silikon-Schlauch mit Test-Flüssig keit gefüllt und der Indikator zugegeben werden. Wird ein in Alkohol gelöster Farb-Indikator verwendet, so muß die Wässerung je nach Wandstärke der als Test- Behälter verwendeten Silikon-Schläuche minimal 2-4 Wochen betragen.Conducted pH tests in water with new ones Silicone tubes as test containers showed that these in their wall acid (presumably acetic acid) included, which release into the test liquid becomes and to a lowering of the pH value and thus falsifying the result. To prevent this, the silicone rubber Watered hoses before use. This watering should be done until their use and minimal take 1-3 weeks depending on the wall thickness of the hoses. Then the silicone tube with test liquid filled and the indicator added. If a color indicator dissolved in alcohol is used, depending on the wall thickness, the Containers used silicone hoses at least 2-4 Weeks.
Die Lagerung derart behandelter Silikon-Schläuche erfolgt dabei vorzugsweise in Kapseln, welche mit Wasser gefüllt sind. Die Silikon-Schläuche sind dabei am oberen Ende offen, so daß sie von Wasser außen und innen umspült werden.The storage of silicone hoses treated in this way preferably takes place in capsules, which with Water are filled. The silicone hoses are doing so open at the top so that it is out of water be washed around outside and inside.
Bei der Verwendung von Bromthymolblau als Farb-Indika tor-Stoff für Süßwasser-Aquarien zur Messung von CO2-abhängigen pH-Wert-Änderungen des Aquarienwassers hat sich dabei herausgestellt, daß eine Erneuerung der Test-Flüssigkeit (Aquarienwasser plus pH-Farb- Indikator) in der Regel erst etwa nach 4-6 Wochen notwendig ist, da die Farbe des Indikators erst inner halb dieser Zeit verblaßt. Dabei muß aber gewährleistet sein, daß das zur Aufnahme des Farb-Indikators verwen dete Aquarienwasser sich in seiner wesentlichen Zusam mensetzung in dieser Zeit im Aquarium nicht ändert. Der Test-Behälter sollte daher zumindest nach jedem Wasserwechsel neu gefüllt werden.When using bromothymol blue as color indicator material for freshwater aquariums for measuring CO 2 -dependent pH changes in the aquarium water, it has been found that a renewal of the test liquid (aquarium water plus pH color indicator ) is usually only necessary after about 4-6 weeks, because the color of the indicator only fades within this time. But it must be ensured that the aquarium water used to hold the color indicator does not change in its essential composition during this time in the aquarium. The test container should therefore be refilled at least after every water change.
Die erfindungsgemäße Test-Vorrichtung kann - soweit geeignete Indikatoren verfügbar sind - auch zur Bestim mung der Konzentration bzw. der Anwesenheit anderer Gase als CO2 in gasförmigen und flüssigen Medien eingesetzt werden. Sie kann außerdem zur Aufnahme von Bio-Indikatoren dienen, mit denen entsprechende Nachweise möglich sind.The test device according to the invention can - insofar as suitable indicators are available - also be used to determine the concentration or the presence of gases other than CO 2 in gaseous and liquid media. It can also be used to record organic indicators with which appropriate evidence is possible.
Die Erfindung wird nun in den Zeichnungen anhand einer bevorzugten Ausführungsform näher erläutert.The invention will now be described in the drawings a preferred embodiment explained in more detail.
Es zeigtIt shows
Fig. 1 einen in Form eines Silikon-Kautschuk-Schlauch stückes ausgebildeten Test-Behälter, welcher an seiner oberen Öffnung mit einem Stopfen verschlossen ist und dessen unteres Ende durch Verkleben der dort aufeinander zusammen gepreßten Schlauchwandungen verschlossen ist; Fig. 1 a in the form of a silicone rubber tube piece formed test container which is closed at its upper opening with a plug, and whose lower end is closed by gluing the successive there compressed tube walls;
Fig. 2a und 2b Vorder- und Rückseite des zur Aufnahme des Silikon-Kautschuk-Schlauchstückes gemäß Fig. 1 dienenden Außenrohres, welches aus einem starren Kunststoffmaterial hergestellt ist und geeignete Ausnehmungen zur Darstellung z. B. der Farbe eines Farb-Indikator-Stoffes im Inneren des transparenten Silikon-Kautschuk- Schlauches aufweist; FIGS. 2a and 2b front and back for receiving the silicone rubber tube piece of Figure 1 serving the outer tube, which is made of a rigid plastic material and suitable recesses for illustrating FIGS.. B. the color of a color indicator substance inside the transparent silicone rubber tube;
Fig. 3 die vollständige Vorrichtung bestehend aus einem Außenrohr und dem in diesem eingesetzten Test-Behälter in Form eines Silikon-Kautschuk- Schlauchstückes. Fig. 3 shows the complete device consisting of an outer tube and the test container used in this in the form of a silicone rubber hose piece.
Der in Fig. 1 und in Fig. 3 dargestellte Test-Behälter in Form eines Silikon-Kautschuk-Schlauches (3) weist eine Schlauchlänge von ca. 4 cm und einen Innendurch messer von 6 mm auf. Die Wandstärke beträgt dabei 0,5 mm. An der Unterseite ist dabei der Silikon- Kautschuk-Schlauch (3) durch Zusammenpressen der dortigen Wandungen mittels eines geeigneten Klebers verklebt. Es werden dabei Silikonkleber verwendet, welche schnell aushärten und nach dieser Aushärtezeit und Wässerung keine störenden Säuren bzw. Gase mehr abgeben. Die Wandung des Silikon-Kautschuk-Schlauches ist dabei durchsichtig, so daß ohne Schwierigkeiten von außen z. B. die jeweilige Farbe eines verwendeten Farb-Indikator-Stoffes erkennbar ist. In Fig. 1 ist dabei durch Schraffierung der Innenraum (4) des Silikon-Kautschuk-Schlauches (3) angedeutet, wobei in diesem Innenraum die Aufnahme des Test-Mediums mit dem jeweils zu verwendenden Indikator erfolgt.The test container shown in Fig. 1 and in Fig. 3 in the form of a silicone rubber tube ( 3 ) has a tube length of about 4 cm and an inner diameter of 6 mm. The wall thickness is 0.5 mm. The silicone rubber hose ( 3 ) is glued to the underside by pressing the walls there together using a suitable adhesive. Silicone adhesives are used here, which harden quickly and after this hardening time and watering no longer give off annoying acids or gases. The wall of the silicone rubber hose is transparent, so that z. B. the respective color of a color indicator substance used is recognizable. In Fig. 1, the interior ( 4 ) of the silicone rubber hose ( 3 ) is indicated by hatching, the interior of the test medium with the indicator to be used taking place in this interior.
Über die Oberfläche (10) der Wandung (9) des Silikon- Kautschuk-Schlauches (3) erfolgt dabei der Austausch von Gasen sofern ein entsprechendes Konzentrationsge fälle zwischen dem Test-Medium im Innenraum (4) und dem zu testenden Medium (z. B. Aquarienwasser) besteht, welches den Silikon-Kautschuk-Schlauch umgibt. Die am oberen Ende des Silikon-Kautschuk-Schlauches ange legte Öffnung ist dabei durch einen Stopfen (2) ver schlossen.The exchange of gases takes place over the surface ( 10 ) of the wall ( 9 ) of the silicone rubber hose ( 3 ) provided there is a corresponding concentration drop between the test medium in the interior ( 4 ) and the medium to be tested (e.g. Aquarium water), which surrounds the silicone rubber hose. The opening at the upper end of the silicone rubber hose is closed by a plug ( 2 ).
Entsprechend der kreisförmigen oder ovalen Querschnitts form des Silikon-Kautschuk-Schlauches (3) weist dabei das in Fig. 2a und 2b dargestellte Außenrohr (6) eine entsprechende Querschnittsform auf. Die Innenab messung dieses Außenrohres ist dabei deutlich größer als die Außenabmessung des Silikon-Kautschuk-Schlauches (3), so daß ein Zwischenraum zwischen dem Silikon- Kautschuk-Schlauch und dem Außenrohr besteht. Der Silikon-Kautschuk-Schlauch (3) wird infolgedessen allseits von dem zu testenden Medium (z. B. Aquarienwas ser) umgeben, wodurch ein optimaler Gas-Austausch über die gesamte Oberfläche des Schlauches gewährleistet wird.Corresponding to the circular or oval cross-sectional shape of the silicone rubber hose ( 3 ), the outer tube ( 6 ) shown in FIGS . 2a and 2b has a corresponding cross-sectional shape. The inner dimension of this outer tube is significantly larger than the outer dimension of the silicone rubber hose ( 3 ), so that there is a space between the silicone rubber hose and the outer tube. The silicone rubber hose ( 3 ) is consequently surrounded on all sides by the medium to be tested (e.g. aquarium water), which ensures optimal gas exchange over the entire surface of the hose.
Das Außenrohr (6) besteht dabei aus undurchsichtigem starrem Kunststoffmaterial. Es weist an der Vorderseite eine Einblicköffnung (7) und auf der Rückseite einen offenen Bereich (5) auf, welcher sich über die gesamte Länge des Außenrohres erstreckt. Über einen Teil dieses offenen Bereiches (5) ist dabei in Höhe der Einblicköffnung (7) ein aus durchscheinendem weißem Material (8) bestehendes Band angebracht. Dieses Band dient dabei als Reflektierhintergrund und somit zur besseren Farb-Darstellung eines im Inneren (4) des Silikon-Kautschuk-Schlauches (3) aufgenommenen Test-Mediums, welches einen Farb-Indikator-Stoff enthält.The outer tube ( 6 ) consists of opaque rigid plastic material. It has an inspection opening ( 7 ) on the front and an open area ( 5 ) on the back, which extends over the entire length of the outer tube. A band made of translucent white material ( 8 ) is attached over part of this open area ( 5 ) at the level of the viewing opening ( 7 ). This band serves as a reflective background and thus for better color representation of a test medium which is contained in the interior ( 4 ) of the silicone rubber hose ( 3 ) and which contains a color indicator substance.
Die vollständige Vorrichtung aus schlauchstückartigem Test-Behälter und dieses Schlauchstück umgebendem Außenrohr ist dabei in Fig. 3 dargestellt. Diese Vorrichtung kann dabei zum Beispiel bei Verwendung in Aquarien mittels eines handelsüblichen Haft-Saugers, z. B. an einer Aquarienwand unterhalb der Wasserober fläche befestigt werden. Der CO2-abhängige pH-Wert bzw. die Konzentration der in dem zu testenden Medium vorhandenen Gase, bzw. das Vorhandensein bestimmter Gase kann dann z. B. aufgrund der jeweiligen Farbe des indikatorhaltigen Mediums, welches im Innenraum (4) des Schlauchstückes (3) aufgenommen ist, durch Einsichtnahme in die Einblicköffnung (7) ermittelt werden. In Fig. 3 ist dabei die Außenwandung des Schlauchstückes (3), soweit diese durch die Einblicköff nung (7) sichtbar wird, durch Schraffierung angedeutet.The complete device consisting of a tube-like test container and an outer tube surrounding this tube is shown in FIG. 3. This device can, for example, when used in aquariums by means of a commercially available vacuum cleaner, e.g. B. be attached to an aquarium wall below the water surface. The CO 2 -dependent pH value or the concentration of the gases present in the medium to be tested, or the presence of certain gases can then, for. B. on the basis of the respective color of the indicator-containing medium, which is accommodated in the interior ( 4 ) of the hose section ( 3 ), can be determined by inspecting the inspection opening ( 7 ). In Fig. 3, the outer wall of the hose section ( 3 ), as far as this through the insight opening ( 7 ) is visible, indicated by hatching.
Das den Silikon-Kautschuk-Schlauch (3) umgebende Außenrohr (6) weist dabei auf der Rückseite einen über seine gesamte Höhe sich erstreckenden offenen Bereich (5) auf. Es wird insofern ein besserer Austausch der Gase des zu testenden Mediums an der Außenfläche des Silikon-Kautschuk-Schlauches über eine große Öffnung erreicht, die zugleich einen schnellen Austausch des zu testenden Mediums (z. B. Aquarienwasser) im Spaltraum zwischen Schlauchwand und Außenrohrwand gewährleistet. Der offene Bereich (5) an der Rückseite des Außenrohres (6) ist dabei in den der Einblicköffnung (7) gegenüberliegenden Bereich von weißem, durch scheinendem Material als Hintergrund, z. B. zur Farbbe stimmung eines in dem Silikon-Kautschuk-Schlauch eingeschlossenen Test-Mediums, überbrückt. Durch eine lichtsammelnde Linse, die in den Zeichnungen nicht dargestellt ist, kann der Hindergrund zur Farb bestimmung des Test-Mediums zusätzlich aufgehellt werden.The outer tube ( 6 ) surrounding the silicone rubber hose ( 3 ) has an open area ( 5 ) on the back that extends over its entire height. In this respect, a better exchange of the gases of the medium to be tested is achieved on the outer surface of the silicone rubber hose through a large opening, which at the same time ensures a quick exchange of the medium to be tested (e.g. aquarium water) in the gap between the hose wall and the outer tube wall . The open area ( 5 ) on the back of the outer tube ( 6 ) is in the area opposite the viewing opening ( 7 ) of white, by shining material as a background, for. B. for color determination of a test medium enclosed in the silicone rubber tube, bridged. With a light-collecting lens, which is not shown in the drawings, the background for determining the color of the test medium can also be brightened.
Da die Test-Vorrichtung mit dem im Test-Behälter (3) eingeschlossenen Test-Medium sich während der Meß-Periode in dem zu testenden Medium befindet und die Wand des Test-Behälters für die in dem zu testenden Medium vorhandenden Gase durchlässig ist, stellt sich ein Konzentrations-Gleichgewicht der gelösten oder freien Gase in dem zu testenden Medium und der gelösten oder freien Gase in dem Test-Medium des Test-Behälters ein. Der pH-Wert und CO2-bedingte pH-Wert-Änderungen bzw. die Konzentration und Konzentra tionsänderungen der im zu testenden Medium vorhandenen Gase bzw. das bloße Vorhandensein bestimmter Gase können somit aufgrund der durch den jeweiligen Indikator bedingten, pH-Wert-abhängigen, Gaskonzentrations- abhängigen bzw. Gas-abhängigen Farbe des Test-Mediums bzw. aufgrund anderer Indikationsgrößen bestimmt werden.Since the test device with the test medium enclosed in the test container ( 3 ) is in the medium to be tested during the measurement period and the wall of the test container is permeable to the gases present in the medium to be tested a concentration equilibrium of the dissolved or free gases in the medium to be tested and the dissolved or free gases in the test medium of the test container. The pH and CO 2 -related pH changes or the concentration and concentration changes of the gases present in the medium to be tested or the mere presence of certain gases can therefore be dependent on the pH-dependent by the respective indicator , Gas concentration-dependent or gas-dependent color of the test medium or on the basis of other indication variables.
So zeigt z. B. ein CO2-Langzeit-Test die Änderung des CO2-Gehaltes von Wasser dadurch an, daß sich zwangs läufig auch gleichzeitig der pH-Wert ändert. Genauere Rückschlüsse vom angezeigten pH-Wert auf den CO2- Gehalt des Wassers sind allerdings nur möglich, wenn die Karbonathärte wie eingangs erwähnt auch bekannt ist. Diese ist dabei z. B. mit einem bekannten KH- Tropf-Test meßbar.So shows z. B. a long-term CO 2 test on the change in the CO 2 content of water in that the pH value inevitably changes at the same time. However, more precise conclusions from the displayed pH value on the CO 2 content of the water are only possible if the carbonate hardness is also known, as mentioned at the beginning. This is z. B. measurable with a known KH drip test.
Claims (14)
bestehend aus einem verschließbaren Test-Behälter, in welchem ein Indikator-Stoff und eine Probe des zu untersuchenden Mediums oder eine andere Substanz zur Aufnahme des Indikator-Stoffes einbringbar ist, - und mit einer elektronischen Meßvorrichtung zur Messung des pH-Wertes oder der jeweiligen Gas-Konzentra tionen bzw. zur Bestimmung der Anwesenheit bestimmter Gase
oder zur Messung und Bestimmung dieser Größen auf optische Weise unter Ausbildung des Test-Behälters mit einer Wandung, welche insgesamt oder lediglich über einen Teil farbtransparent ist oder derartige Fenster sowie vorzugsweise einen Reflektier grund aufweist,
wobei bei Zugabe eines Farb-Indikator-Stoffes die Messung des pH-Wertes, der Gaskonzentrationen oder die Bestimmung der Anwesenheit eines bestimmten Gases durch Vergleich der sich einstellenden Farbe des Farb-Indikator-Stoffes mit der auf einer Farbskala einem bestimmten pH-Wert, einer bestimmten Gas-Konzentra tion oder einem bestimmten Gas zugeordneten entsprechenden Farbe,
oder bei Verwendung eines anderen Indikator-Stoffes durch Vergleich entsprechender Indikationsgrößen erfolgt,
wobei der Test-Behälter selbst ganz oder teilweise sich während der Test-Periode in dem zu testenden Medium befindet, dadurch gekennzeichnet, daß
die Wand (9) des Test-Behälters (3) selbst ganz oder teilweise aus für das zu untersuchende Gas derart durchdiffundierbarem Werkstoff besteht, welcher jedoch für den Indikator-Stoff volständig oder weitgehend undurchlässig ist, und dabei zumindest teilweise eine derartige Wandstärke besitzt,
daß ein Gleichgewicht der Konzentration der den pH- Wert bestimmenden Gase bzw. der Gase, deren Konzentration oder Anwesenheit zu bestimmen ist, in dem zu testenden Medium und in dem Test-Medium des Test-Behälters (3), welcher eine schließbare Öffnung aufweist, in Folge eines Gasaustausches unmittelbar durch die Wand (9) des Test-Behälters (3) sich einstellt.1. Device for the continuous, long-term measurement of the pH of a liquid, in particular CO₂-dependent pH changes in liquids, such as aquarium water, and for continuous, long-term, direct or indirect measurement of the concentration and changes in concentration or Determination of the mere presence of gases in gaseous or liquid media,
Consists of a closable test container, in which an indicator substance and a sample of the medium to be examined or another substance for receiving the indicator substance can be introduced, and with an electronic measuring device for measuring the pH or the respective gas -Concentrations or to determine the presence of certain gases
or for the measurement and determination of these quantities in an optical manner with the formation of the test container with a wall which is color-transparent as a whole or only over a part or which has such windows and preferably a reflective base,
where, when adding a color indicator substance, the measurement of the pH value, the gas concentrations or the determination of the presence of a specific gas by comparing the color of the color indicator substance which is established with that on a color scale of a specific pH value, one specific gas concentration or corresponding color assigned to a specific gas,
or if a different indicator substance is used, by comparing the relevant indicator sizes,
wherein the test container itself is wholly or partly in the medium to be tested during the test period, characterized in that
the wall ( 9 ) of the test container ( 3 ) itself consists wholly or partly of material which is diffusible for the gas to be examined, but which is completely or largely impermeable to the indicator substance and at least partially has such a wall thickness,
that an equilibrium of the concentration of the gases determining the pH value or of the gases, the concentration or presence of which is to be determined, in the medium to be tested and in the test medium of the test container ( 3 ) which has a closable opening, as a result of a gas exchange directly through the wall ( 9 ) of the test container ( 3 ).
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE4041107A DE4041107A1 (en) | 1990-12-21 | 1990-12-21 | Tube for continuous, long-term pH measurement - in liquids of gas permeable, indicator-impermeable material |
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| DE4041107A DE4041107A1 (en) | 1990-12-21 | 1990-12-21 | Tube for continuous, long-term pH measurement - in liquids of gas permeable, indicator-impermeable material |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
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| DE4041107A1 true DE4041107A1 (en) | 1992-07-02 |
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ID=6420974
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| DE4041107A Ceased DE4041107A1 (en) | 1990-12-21 | 1990-12-21 | Tube for continuous, long-term pH measurement - in liquids of gas permeable, indicator-impermeable material |
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| Country | Link |
|---|---|
| DE (1) | DE4041107A1 (en) |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| OP8 | Request for examination as to paragraph 44 patent law | ||
| 8131 | Rejection |