Kontrolle der Geruchsqualität von Wasserfiltern

Kontrolle der Geruchsqualität von Wasserfiltern

Mobile Filtersysteme wie Filterkrüge, On-the-go-Flaschen oder Zapfhahnfilter werden immer beliebter. Mehrere Gründe erklären die steigende Nachfrage nach solchen Systemen. Erstens wirtschaftliche Gründe: Die Investition in ein Wasserreinigungssystem zur Filterung von Leitungswasser anstelle des Kaufs von Flaschenwasser bringt Einsparungen. Darüber hinaus tragen diese Geräte zur Verringerung der Umweltbelastung bei, indem sie Kunststoffabfälle reduzieren.

Patronen in mobilen Filtersystemen enthalten Aktivkohle, oft mit Ionenaustauscher-Harzen. Durch die Adsorption von Chlor und seinen Derivaten verbessert Aktivkohle bekanntlich den Geschmack von Trinkwasser und hält auch einige organische Rückstände zurück, wie z. B. verschiedene Pestizide. Ionenaustauscher-Harze zielen darauf ab, die Karbonathärte des Wassers zu verringern, die den Geschmack von Getränken und Lebensmitteln verändern kann und für die Verkalkung von Geräten verantwortlich ist.

Da sie unangenehmen Geruch und Geschmack aus dem Wasser entfernen sollen, ist es auch wichtig, dass die Filtermaterialien selbst im Gegenzug keinen unerwünschten Geruch oder Geschmack auf das Wasser übertragen. Deshalb werden Tests mit Aktivkohle und Harzen durchgeführt, um sicherzustellen, dass sie keine Gerüche abgeben.

Ein Hersteller von Wasserreinigungssystemen, der bei einigen in seinen Filterpatronen verwendeten Harzen Geruchsprobleme hatte, wandte sich an Alpha MOS, um mit Hilfe der elektronischen Nase HERACLES die Geruchsqualität der Harze zu beurteilen. HERACLES ist ein Instrument zur Erkennung und Messung von Geruchsstoffen und zur Kontrolle der Produktqualität.

Das Ziel des Reinigungssystem-Herstellers war es, durch die Analyse und den Vergleich einer hohen Anzahl von Harzgranulaten seines Hauptlieferanten die Geruchsqualität der Harze abzubilden, die flüchtigen Verbindungen zu identifizieren, welche die Qualität beeinflussen, sowie eine zuverlässige Analytik zur Qualitätskontrolle einzurichten, um geruchsfreie Harze zu garantieren. Der Probensatz bestand aus 45 Harz-Chargen, von denen 40 als gut, 2 als grenzwertig akzeptabel und 3 als schlecht mit einem lösungsmittelähnlichen Geruch angesehen wurden.

Die elektronische Nase HERACLES basiert auf einem schnellen Doppelsäulen-Gaschromatographen. Sie wird hauptsächlich im Headspace-Modus verwendet, um die von Produkten emittierten flüchtigen Verbindungen zu bewerten. Nach einer Inkubationszeit und ohne vorherige Probenvorbereitung wird der Probenkopfraum auf 2 Säulen unterschiedlicher Polaritäten, die parallel angeordnet und an 2 Flammenionisationsdetektoren gekoppelt sind, injiziert. Dank der künstlichen Intelligenz erlaubt die E-Nose-Software die Berechnung von Chromatographiedaten in einem Gesamt-"Geruchsfingerabdruck". Sie ermöglicht auch Einblicke in die chemische Zusammensetzung dieses Geruchs nach Untersuchung mit der einzigartigen AroChemBase-Datenbank mit chemischen Verbindungen und sensorischen Daten, die auf dem Kovats-Indexvergleich basieren. Darüber hinaus bietet das Gerät eine schnelle Analysezeit von weniger als zehn Minuten pro Probe – im Vergleich zu mehr als 30 Minuten bei einem typischen konventionellen Gaschromatographiesystem.

Für diesen Test wurden 3 g Harz in einem Vial gewogen und 20 Minuten lang bei 70 °C erhitzt. Dann wurden 5 mL Probenkopfraum auf das Instrument injiziert. Die Chromatogramme der verschiedenen Harzqualitäten zeigten bei der Überlagerung schnell und deutlich Unterschiede.

Chromatogramme der verschiedenen Harzproben

Um die Geruchsprofile leichter vergleichen zu können, wurden die Daten der Chromatogramme mit verschiedenen multivariaten Statistikmodellen berechnet:

  • Die Hauptkomponentenanalyse (PCA) ermöglicht eine klare Unterscheidung der Harze anhand ihrer Geruchsqualität (links)
  • Eine Qualitätskontrollkarte mit Harzen von guter Qualität wurde eingerichtet, die es ermöglicht, die Geruchsqualität neuer Harz-Chargen zuverlässig vorherzusagen (rechts).

Mit Hilfe der AroChemBase-Untersuchungsdatenbank konnten die für die Unterschiede verantwortlichen chemischen Verbindungen als Ethanol, Essigsäure und Naphthalin identifiziert werden, was mit den lösungsmittelartigen Gerüchen übereinstimmt, die durch den Geruch der schlechten Harze gefunden wurden.

Diese Studie lieferte dem Hersteller wertvolle Informationen über die bei einigen Harzen festgestellten Mängel, um die Qualität der Lieferanten sowie den Produktionsprozess zu verbessern und zu überwachen.

Jens Hannibal ist Application Manager und unter anderem Experte für die elektronische Nase und Gaschromatographie bei WINOPAL Forschungsbedarf. Haben Sie Fragen oder Anmerkungen? Schreiben Sie unserem Autoren direkt.