Multilyzer


    Die übermäßige Verwendung von stickstoffbasierten Düngemitteln in der Landwirtschaft
    stellt eine Umweltgefahr dar. So ist die Analyse von Boden- und Grundwasser zu einem
    wesentlichen Bestandteil der Nachhaltigkeit und der ökologischen Erhaltung geworden.
    Dafür bietet der Multilyzer eine passende Lösung.


Schematische Darstellung des Multilyzer-Messsystems




    Der Multilyzer ist ein mikrofluidisches Online-Messsystem (siehe Abbildung 1) zur
    Bestimmung niedrigster Konzentrationen von Nitrat, Nitrit und Ammonium, die alle
    wesentliche Bestandteile des Stickstoffkreislaufs sind. Der Kern des Systems ist eine auf
    Silizium basierende Multikanal-Messzelle. Ein Analyt wird in die mikrofludischen Kanäle der
    Zelle eingebracht und über Lichteinstrahlung seine Konzentration nach Gleichungen (1)
    bzw. (2) ermittelt.
    Die Absorption basiert auf dem Gesetz von Lambert-Beer, siehe Gl. (1).

E = c · ε · d = log(I/I0) (1)

    E ist die Extinktion, c die Konzentration der Probe, d die Messkanallänge, I0 die Intensität
    des einfallenden Lichts und I die Intensität des geschwächten Lichtes.

    Die Fluoreszenz-Lichtintensität If wird nach Gl. (2) berechnet.

If = 2,303 · Φ · I0 · ε · c · x (2)

    I0 ist die einfallende Lichtintensität, ε Extinktionskoeffizient, Φ die Quanteneffizienz und x
    ist die Weglänge.


    Mittels Kalibrierstandards bekannter Konzentration wird eine lineare Regressionsgerade
    im System hinterlegt (siehe Abbildung 2), die es ermöglicht, unbekannte
    Konzentrationen des Analyten in Proben zu ermitteln.


Mittels Nitratstandards verschiedener Konzentrationen (0 ppm, 10 ppm, 25 ppm, 50 ppm, 100 ppm, 200 ppm) ermittelte Kalibriergerade.


    Das transportable System ermöglicht eine Online-Messung und wird mit einer 12 Volt
    Batterie betrieben. Infolgedessen können Umwandlungs- und Abbauprozesse im
    Gegensatz zur Analyse in einem lokalen Labor vermieden werden. Die Messung basiert
    auf Absorptions- und Fluoreszenzspektroskopie. Das komplette System wird im
    Kompetenzzentrum Nanochem an der OTH Regensburg entwickelt, inklusive
    Fertigungstechnologien, Software- und Hardwaresteuerung.

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