P25 - Ferrogel-basierter piezoresistiver Sensor zur Umweltüberwachung von Schwermetallen
- Event
- 16. Dresdner Sensor-Symposium 2022
2022-12-05 - 2022-12-07
Dresden - Band
- Poster
- Chapter
- Umweltsensorik
- Author(s)
- A. Mieting, D. Franke, M. Günther, G. Gerlach - Technische Universität Dresden, Dresden/D
- Pages
- -
- DOI
- 10.5162/16dss2022/P25
- Price
- free
Abstract
Die Bestimmung von Schadstoffkonzentrationen schwermetallbelasteter Gewässer erfolgt nach wie vor am genauesten mittels der etablierten laboranaly-tischen Verfahren. Um aber bereits am Ort der Ent-stehung Verunreinigungsgrade einschätzen zu kön-nen, werden preiswerte, miniaturisierbare und vor al-lem inlinefähige Sensoren benötigt. Hydrogel-ba-sierte piezoresistive Sensoren entsprechen diesen Kriterien. Dazu werden Hydrogele verwendet, die un-ter dem Einfluss veränderlicher Analyt-Konzentratio-nen quellen oder entquellen. Der entsprechende Quelldruck kann dabei durch einen piezoresistiven Drucksensor detektiert und in ein elektrisches Aus-gangssignal gewandelt werden. Auf diese Weise lassen sich flüssige Probenvolumina im Durchfluss- oder Tauchkonzept vermessen. Um die Sensitivität der Hydrogele gegenüber Schwermetallen, wie Ar-sen, zu verbessern, können sie mit Eisenoxidparti-keln funktionalisiert werden. Solche Eisenoxid-hal-tigen Hydrogele (Ferrogele) werden bereits in der Trinkwasseraufbereitung als Sorptionsmittel für Schwermetalle erprobt. In dieser Arbeit wird der Aufbau eines piezoresistiven Sensorchips mit einem Arsen-sensitiven Ferrogel zur Anwendung in wässrigen Umgebungen vorgestellt. Die Synthese der Ferrogele mittels nasschemischer in-situ-Präzipitation aus Eisensalzen und Natron-lauge, der Sensoraufbau sowie die Messmethode bil-den die Schwerpunkte der Arbeit. Um das ionenspe-zifische und konzentrationsabhängige Quellverhalten des Ferrogels zu untersuchen, werden Ergebnisse aus Sensoruntersuchungen in NaCl-Lösung und ge-löstem Arsen(V)-oxid dargestellt. Anhand der Mess-ergebnisse können zum einen Rückschlüsse auf die Anwendbarkeit des Messprinzips gezogen und zum anderen die Adsorptionsmechanismen innerhalb des Analyt-spezifischen Materials erklärt werden.