DE4109198C2 - Verfahren zur Beeinflussung des pH-Wertes an Oberflächen von Festkörpern in flüssigen Medien - Google Patents

Description

Eine Beeinflussung des pH-Wertes an Oberflächen erfolgt bisher durch Beschichtung mit Materialien, die in der jeweiligen Flüssigkeit dann einen ihrem pK-Wert entsprechenden pH-Wert aufweisen. Soll der pH-Wert verändert werden, ist eine Neubeschichtung notwendig.

Gemäß EP 0 097 832 erfolgt die Steuerung des pH-Wertes in der Oberflächenschicht durch Einbringen eines geeigneten Materials. Aus DE 22 53 366 ist eine Vorrichtung bekannt, bei der eine elektrische Spannung an eine Flüssigkeit angelegt wird.

Weiterhin ist bekannt, daß innerhalb kürzester Zeit eine pH- Änderung durchgeführt werden kann unter Verwendung geeigneter Puffergemische, die in Kontakt mit einem speziellen Festkörper gebracht werden (sogenanntes "Chromatofocusing", (Sluyterman, L.A.E.; Wÿdenes, J., in Proc. Int. Symp. Electrofocusing and Tsotachophoresis (eds. Radola, B.J.; Grasselin, D.), De Gruyter, Berlin, (1977) S. 463-466).

Dieses Verfahren ist allerdings nur mit dem jeweiligen Puffergemisch anwendbar, d. h. es setzt eine speziell gestaltete flüssige Phase voraus. Mit der Neubeschichtung dagegen ist eine kurzzeitige bzw. in kurzer Zeit zu erreichende pH-Beeinflussung nicht möglich, da naturgemäß der Festkörper zur Beschichtung von der flüssigen Phase getrennt werden muß.

Ziel der Erfindung ist es, ein Verfahren zur Veränderung des pH- Wertes in der Kontaktzone zwischen Festkörper und Flüssigkeit zu entwickeln, das weitgehend unabhängig von der Beschaffenheit der Flüssigkeit ist, bzw. an die jeweils vorliegende Flüssigkeit angepaßt werden kann, und mit dem innerhalb kurzer Zeit, ohne den Kontakt zwischen Festkörper und Flüssigkeit zu unterbrechen, eine möglichst dosierbare Veränderung des pH-Wertes erfolgen kann.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Veränderung des pH-Wertes in der Kontaktzone zwischen Festkörper und Flüssigkeit zu entwickeln, welches eine schnelle, wiederholbare und möglichst dosierbare Veränderung des pH-Wertes ohne Unterbrechung zwischen fester und flüssiger Phase ermöglicht.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Verfahren zur Veränderung des pH-Wertes in der Kontaktzone zwischen Festkörper und Flüssigkeit realisiert, in dem

• - auf die Oberfläche eines Festkörpers, die in die Flüssigkeit eintaucht, eine Schicht aus einem Bindemittel und Makromolekü­ len mit freien an- oder kationischen Gruppen am Molekül aufge­ bracht ist,
• - eine weitere Elektrode mit der Flüssigkeit in Kontakt steht,
• - zwischen der Schicht und der weiteren Elektrode eine steuerbare Gleichspannung angelegt wird, wodurch sich an der freien ionischen Gruppe an der Grenzschicht fest/flüssig in der Flüssigkeit enthaltene Ionen bzw. dessen Dissoziations­ produkte, H⁺ oder OH⁻, anlagern und zur Ausbildung eines spezifischen pH-Wertes an der Oberfläche führen.

Die Erfindung wird nachfolgend an Beispielen näher erläutert.

Beispiel 1

Eine metallische Oberfläche wird mit einem Gemisch aus Sulfopropyl-sepharyl-dextran (SE-Sephadex C 50) und Latex beschichtet, wobei das Latex in diesem Fall nur als Bindemittel dient. Nach Durchtrocknen dieser Beschichtung wird das Metall- Latex-Sephadex-System in eine Flüssigkeit eingebracht und eine Spannung angelegt, wobei die zweite Elektrode ebenfalls in die Flüssigkeit hineinreichen muß. Durch Anlegen einer Spannung von ca. 0,3 V/cm² verändert sich der pH-Wert der flüssigen Phase (z. B. pH ca. 7 in Wasser) auf in diesem Fall ungefähr pH 4 an der Anode bzw. nach Umpolen pH 9-10 an der Kathode.

Durch indirektes Auftragen der aktiven Schicht auf die jeweilige Oberfläche läßt sich dabei eine bessere Haftung erzielen.

Statt des verwendeten Sulfopropyl-sepharyl-dextrans kann auch jede beliebige andere Substanz verwendet werden, die je nach gewünschtem pH-Bereich unterschiedlich starke An- und Kationengruppen frei aufweist.

Beispiel 2

Eine als Anode geschaltete Metallplatte wird mit einer Schicht aus Styrol-Divinylbenzol-Harz mit an diesen Molekülen gebundenen -COO⁻-Gruppen, eingebunden in einen Acryllack als Bindemittel, beschichtet. Nach Durchtrocknen dieser Beschichtung wird dieses System in eine Flüssigkeit eingebracht und mittels einer 2. Elektrode eine Spannung von 0,7 V/cm² angelegt. Dadurch verändert sich der pH-Wert an der Oberfläche der Beschichtung im Süßwasser auf Werte um 3, solange die Spannung anliegt.

Claims (1)

1. Verfahren zur Beeinflussung des pH-Wertes an Oberflächen von Festkörpern in flüssigen Medien, wobei

   • - auf die Oberfläche eines Festkörpers, die in die Flüssigkeit eintaucht, eine Schicht aus einem Bindemittel und Makromolekü­ len mit freien an- oder kationischen Gruppen am Molekül aufge­ bracht ist,
   • - eine weitere Elektrode mit der Flüssigkeit in Kontakt steht,
   • - zwischen der Schicht und der weiteren Elektrode eine steuerbare Gleichspannung angelegt wird, wodurch sich an der freien ionischen Gruppe an der Grenzschicht fest/flüssig in der Flüssigkeit enthaltene Ionen bzw. dessen Dissoziations­ produkte, H⁺ oder OH⁻, anlagern und zur Ausbildung eines spezifischen pH-Wertes an der Oberfläche führen.