Neuer Sensor für Nitratmessungen

Ein innovativer Sensor im Projekt KontiMonit ermöglicht zuverlässige Nitratüberwachung

Im ThWIC Projekt KontiMonit ist eine neue wissenschaftliche PublikationExterner Link erschienen. Die darin beschriebenen Arbeiten leisten einen wichtigen Beitrag zur kontinuierlichen Überwachung der Wasserqualität. Im Fokus der Studie steht die Entwicklung und Optimierung eines elektrochemischen Sensors zur zuverlässigen Bestimmung von Nitrat in Wasser.

Nitrat zählt weltweit zu den relevantesten Wasserverunreinigungen. Steigende Belastungen durch Landwirtschaft, Industrie und weitere menschliche Aktivitäten stellen Wasserversorger, Behörden und Unternehmen zunehmend vor große Herausforderungen. Vor diesem Hintergrund besteht ein hoher Bedarf an kosteneffizienten, robusten und kontinuierlich vor Ort einsetzbaren Messverfahren.

Im Rahmen des Projekts KontiMonit wurde ein elektrochemischer Sensor entwickelt, der eine kontinuierliche Messung der Nitratkonzentration sowie weiterer zentraler Wassergüteparameter, wie des chemischen Sauerstoffbedarfs, ermöglicht. Die nun veröffentlichte Studie zur Nitratbestimmung zeigt, wie durch eine einfache und kostengünstige In-situ-Aktivierung handelsüblicher Kupferelektroden die Passivierung der Elektrodenoberfläche verhindert und eine stabile Langzeitperformance erreicht werden kann. Bemerkenswert ist, dass die Methode keine aufwändige Vorbereitung erfordert, was ihre Praktikabilität für den Vor-Ort-Betrieb deutlich erhöht.

Ein besonderer Fokus der Arbeit lag auf der systematischen Optimierung des Nitratsensors mithilfe einer D-optimalen Response-Surface-Methodology (RSM). Dadurch konnten die Wechselwirkungen mehrerer Einflussfaktoren, darunter der pH-Wert des Elektrolyten, die Elektrolytkonzentration, der Elektrolyttyp sowie das Aktivierungsprotokoll, gezielt untersucht und optimale Messbedingungen identifiziert werden. Unter diesen Bedingungen erreichte der Sensor eine hohe Empfindlichkeit sowie eine niedrige Nachweisgrenze und überzeugte zudem durch eine sehr gute Reproduzierbarkeit und Stabilität.

Darüber hinaus wurde die Praxistauglichkeit des Sensors erfolgreich anhand realer Wasserproben aus Leitungs- und Flusswasser demonstriert. Die Messergebnisse zeigten eine hohe Übereinstimmung mit etablierten spektrophotometrischen Referenzmethoden und bestätigten die Eignung des Sensors für die zuverlässige Überwachung der Wasserqualität.

Die Ergebnisse der Veröffentlichung zeigen, dass durch die Arbeiten im ThWIC Projekt KontiMonit zentrale Wassergüteparameter künftig direkt vor Ort gemessen und in eine kontinuierliche, online basierte Überwachung der Wasserqualität integriert werden können.

Hier finden Sie den Link zur Veröffentlichung:

Jahan, M. S. et al. 2026:
Optimization of electrochemical nitrate detection on a commercial copper electrode using D-optimal response surface methodology. In: Sensors and Actuators: B. Chemical 451 (2026)

https://doi.org/10.1016/j.snb.2025.139365Externer Link