Die Photometrie wird vor allem bei der Analyse von Trink- und Abwasser angewandt. Sie basiert auf dem Prinzip, dass Farbe einer Substanz durch Absorption und Streuung elektromagnetischer Lichtwellen entsteht. In der Photometrie kommen kolorimetrische Verfahren zum Einsatz, dazu werden Bestandteile des Wassers, mittels spezieller Chemikalien eingefärbt. Hierbei gehen jeweils die zu messenden Ionen eine chemische Verbindung mit der Chemikalie ein und erzeugen so eine gewisse Färbung. Die Intensität der Färbung ist abhängig von der Konzentration der Ionen.

Eine Lichtquelle erzeugt einen Lichtstrahl mit bekannter Wellenlänge und mit einer Lichtintensität. Da eine Substanz immer die Komplementärfarbe der emittierten Farbe absorbiert, erzeugt das Gerät Licht, dessen Farbe komplementär zur Färbung der Messprobe ist.

Die Photozelle misst die Intensität I der transmittierten Strahlung nach Absorption und konvertiert diese in ein elektrisches Signal in mV. Der Mikroprozessor berechnet mithilfe eines Algorithmus die dem Potential entsprechende Ionenkonzentration und zeigt das Ergebnis in mg/L oder μg/L an.

Tipps für genaue Messungen

 Messvorgang

Der Messvorgang erfolgt in zwei Schritten. Im ersten Schritt ist ein Nullabgleich durchzuführen, im zweiten Schritt erfolgt die eigentliche Messung. Zur Durchführung des Nullabgleichs wird die Messküvette mit Messprobe befüllt und in den Messschacht des Photometers eingesetzt, anschließend wird die ZERO-Taste gedrückt. Der Nullabgleich stellt sicher, dass nur die Extinktion des gebildeten Farbkomplexes und nicht die Grundextinktion der ungefärbten Probe und des Küvettenmaterials gemessen wird. Während bei älteren Geräten darauf geachtet werden musste, dass Küvetten immer in der exakt selben Ausrichtung in den Messschacht gesetzt werden, kann dank verbesserter Sammellinsen bei modernen Geräten auf eine Indizierung verzichtet werden.

Prüf- und Kalibrierfunktion

Photometer von Hanna Instruments verfügen über eine Prüf- und Kalibrierfunktion. Diese ermöglicht es dem Anwender, die interne Elektronik des Gerätes zu überprüfen und gegebenenfalls eine Neukalibrierung vorzunehmen. Prüfung und Kalibrierung des Gerätes erfolgen mithilfe von NIST-Standards (National Institute of Standardisation). Für genaue und reproduzierbare Messwerte wird eine monatliche Kalibrierung empfohlen.

Vorbereitung der Messprobe

Um genaue Messungen zu gewährleisten ist die Entnahme einer aussagekräftigen Probe erforderlich. Verwenden Sie daher zur Probenahme immer saubere Behältnisse. Des Weiteren empfiehlt es sich die Messung schnell bzw. direkt nach der Probenentnahme durchzuführen, um eine Kontamination oder Reaktion der Probe zu vermeiden. Wenn Sie die Probe zwischenlagern müssen, dann kühlen Sie sie und bewahren Sie die Probe dunkel auf. Suspendierte Partikel können zu Interferenzen führen. Sie sind durch Filtrierung oder Behandlung mit Aktivkohle zu entfernen. Luftbläschen können zu fehlerhaften Messergebnissen fuhren. Sie wirken wie kleine Linsen auf das einfallende Licht und sind daher, durch sorgfältiges Schwenken der Küvette oder leichtes Klopfen auf die Küvette, zu entfernen. Für reproduzierbare und vergleichbare Messergebnisse ist letztendlich eine genaue Dosierung der Messprobe entscheidend. Hierbei muss der Meniskus der Probe genau an der Füllmarkierung der Messküvette liegen (siehe Abbildung).

Die Messküvette

Bei der Messung spielt die Messküvette aus Glas eine entscheidende Rolle, da in der Photometrie die Intensität des Lichtstrahls nach Durchqueren der Messküvette gemessen wird. Infolgedessen ist die Messküvette stets sauber zu halten, ohne Fingerabdrücke und Kratzer. Eine verschmutzte Messküvette kann unerwünschte Lichtreflexionen oder -absorptionen herbeifuhren, die die Messungen beeinträchtigen. Verwenden Sie Mikrofaserreinigungstücher und spezielle Reinigungslösungen zum Reinigen der Küvette. Außerdem sollten Sie beachten, dass die optische Qualität von Mess- und Nullprobenküvette identisch ist, da ansonsten die Eigenfärbung der Küvette fehlerhaft in die Berechnung einbezogen wird. Es wird empfohlen, die Messküvette stets mit ihrem Deckel zu schließen, um jegliche Kontamination oder Verdunstung von Substanzen zu vermeiden. Der Küvettendeckel verhindert ebenfalls das Eindringen von externem Licht in das Messgerat während des Messvorgangs. Letztendlich sollte der Küvettendeckel stets gleich fest aufgeschraubt werden.

Die Temperatur

Die Temperatur von Messprobe und Reagenzien kann die Färbung und somit die Messergebnisse beeinträchtigen. Liegt die Temperatur der Messprobe unter 15 °C, sind die Messergebnisse meist zu niedrig. Liegt die Temperatur der Messprobe über 30°C, ist die Färbung nicht stabil. Die ideale Temperatur von Messprobe und Reagenzien entnehmen Sie bitte der jeweiligen Bedienungsanleitung.

Die Reaktionszeit

Die Reaktionszeit unterscheidet sich je nach Parameter oder Testart. Die genaue Reaktionszeit eines Tests ist aus der jeweiligen Bedienungsanleitung zu entnehmen. Viele Geräte verfügen über einen integrierten Timer, der je nach Test automatisch die ablaufende Zeit bis zur vollständigen Reaktion anzeigt.