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On Dezember 17, 2021 by adminIn Schwimmbädern wird Chlor (Cl2) als Desinfektionsmittel verwendet, um das Risiko für die Benutzer durch mikrobielle Verunreinigungen zu minimieren. Cl2 wird jedoch im Wasser in unterchlorige Säure (HClO) umgewandelt, die mit Stickstoffverbindungen reagiert, die durch menschliche Aktivitäten wie Speichel, Schweiß, Urin und Haut entstehen. Dies führt zur Bildung verschiedener Chloramine wie Monochloramin, Dichloramin und dem giftigen Stickstofftrichlorid (NCl3). Aufgrund seiner geringen Wasserlöslichkeit ist NCl3 hauptsächlich in der Luft zu finden und verursacht bei Schwimmern und Badegästen erhebliche Reizungen der Augen und Atemwege. Außerdem haben epidemiologische Studien kürzlich gezeigt, dass es Asthma auslösen kann, insbesondere bei Kindern. Der NCl3-Gehalt kann je nach Anzahl der Schwimmer und der Wasserbewegung innerhalb von 10 Minuten schwanken. Um die Atmosphäre im Schwimmbecken bei Bedarf schnell erneuern zu können, ist es daher wichtig, die NCl3-Konzentration zu verfolgen. Bislang ist die einzige Methode zur Messung von gasförmigem NCl3 recht langsam, da sie auf der Entnahme von Proben mit einer Kartusche aus der Atmosphäre über einen Zeitraum von zwei Stunden und der anschließenden Analyse im Labor beruht.
Für den kolorimetrischen NCl3-Sensor hat das Labor eine ähnliche Strategie wie für den Formaldehydnachweis angewandt. Die bekannte Reaktion von NCl3 mit Iodid-Ionen in Lösung führt zur Bildung des Triiodid-Ions, I3-, das bei 270 nm absorbiert. In Lösung kann diese letztere Spezies mit Amylose den I3-/Amylose-Komplex bilden, der im sichtbaren Bereich bei 540 nm stark absorbiert. Die innovative Schlüsselidee bestand darin, diese Reaktionen auf Nanoporen zu übertragen, die mit Iodid und Amylose dotiert sind. Der entwickelte Sensor kann NCl3 bis zu 5-200 ppb innerhalb von 20 Minuten in feuchten Atmosphären (von 50 % bis 75 % relativer Luftfeuchtigkeit) bei Umgebungstemperaturen im Schwimmbad nachweisen. Der Sensor besteht aus einer transparenten monolithischen Matrix mit den Abmessungen 8X5X2 mm, die mit Natriumiodid und Amylose dotiert ist. Wenn er NCl3 ausgesetzt wird, entwickelt sich aufgrund der Bildung des Komplexes I3/Amylose eine Farbe, die je nach NCl3-Konzentration von hellrosa bis dunkelviolett variiert.
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