AT410144B - Gasgemisch für flammenionisationsdetektoren - Google Patents

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AT410144B
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Willi Hilscher
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Messer Griesheim Gmbh
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    • G01N30/02—Column chromatography
    • G01N30/62—Detectors specially adapted therefor
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    • G—PHYSICS
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    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
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Description

AT 410 144 B
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betrieb von Flammenionisationsdetektoren.
Flammenionisationsdetektoren (FID) sind Detektoren, die in der Gaschromatographie eingesetzt werden. Das Messprinzip des Flammenionisationsdetektors beruht auf der Verbrennung von organischen Verbindungen in einer Wasserstoff-Luft-Flamme, wobei ein lonenstrom gemessen wird. Flammenionisationsdetektoren sind in "C.F. Poole und S.K. Pooie, Chromatography today, Verlag Elsevier, Amsterdam 1991, Seite 260-264" beschrieben.
Die DD 95 293 A offenbart ein Messverfahren, bei welchem der Paramagnetismus des Sauerstoffs bzw. sauerstoffhaltiger Gase genutzt wird, um auf der Basis der thermomagnetischen Konvektion einen Detektor zu bauen, mit dem eine Signaldifferenz als Maß für die zu bestimmende Gaszusammensetzung gemessen wird. Dabei wird ein paramagnetisches Tragergas, insbesondere Sauerstoff oder ein sauerstoffhaltiges Gasgemisch verwendet sowie ein Zusatzgas, dessen Zusammensetzung unwesentlich ist. Der Fachmann entnimmt dieser Druckschrift die Verwendung von Sauerstoff oder eines sauerstoffhaltigen Gasgemisches als Trägergas sowie die Zuführung eines Zusatzgases, dessen Zusammensetzung unwesentlich ist. Eine Aussage darüber, welches Gasgemisch für den Betrieb des Flammenionisationsdetektors einzusetzen ist, geht nicht hervor.
Ein anderes aus der WO 98/07025 bekanntes Verfahren verwendet als FID-Brenngas Wasserstoff und als Oxidant Sauerstoff. Wasserstoff und Sauerstoff werden gemeinsam durch Wasserelektrolyse direkt vor Ort erzeugt, wobei grob geschätzt ein Gasgemisch mit 66 Volumenprozent Wasserstoff und 33 Volumenprozent Sauerstoff entsteht.
Die GB 1 584 978 A betrifft ein Verfahren zum Betrieb eines Gaschromatographen, wobei der Flammenionisationsdetektor in einer Sauerstoffatmosphäre betrieben wird. Der Sauerstofffluss wird an verschiedene Verfahrensparameter angepasst. Als Brenngas wird Wasserstoff verwendet, als Oxidant Sauerstoff, wobei sich das Volumenverhältnis zwischen T.3 und 1:1 bewegt. Weiters ist es möglich als Trägergas Stickstoff zu verwenden.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, die Messempfindlichkeit von Flammenionisationsdetektoren zu vergrößern.
Erfindungsgemäß wird dies dadurch erreicht, dass ein Gasgemisch eingesetzt wird, das 25 bis 50 Volumenprozent Sauerstoff und mindestens ein Inertgas enthält. Überraschend wurde gefunden, dass die Messempfindlichkeit von Flammenionisationsdetektoren durch Verwendung eines Gasgemisches, das einen Sauerstoffgehalt im Bereich von 25 bis 50 Volumenprozent, insbesondere 35 bis 45 Volumenprozent, enthält, statt der üblicherweise eingesetzten Luft, erheblich gesteigert werden kann.
Weiterhin ist ein Gegenstand der Erfindung die Verwendung von einem Gasgemisch, das 25 bis 50 Volumenprozent Sauerstoff enthält, zum Betrieb von Flammenionisationsdetektoren.
Das Gasgemisch, das für Flammenionisationsdetektoren eingesetzt wird, besteht im Allgemeinen aus Sauerstoff und Stickstoff, das heißt 25 bis 50 Volumenprozent Sauerstoff und 75 bis 50 Volumenprozent Stickstoff. Statt Stickstoff können auch andere inerte Gase wie Edelgase oder Gemische von inerten Gasen verwendet werden. Geeignete Edelgase sind beispielsweise Helium, Argorn, Krypton und Xenon. Ein oder mehrere Edelgase können auch im Gemisch mit Stickstoff im Gasgemisch enthalten sein.
Mit steigendem Sauerstoffgehalt des Gasgemisches nimmt die Empfindlichkeit von Flammenionisationsdetektoren zu. Ein Sauerstoffgehalt von über 50 Volumenprozent im Gasgemisch führt zu einer Schädigung der Messelektroden und wird daher nicht empfohlen.
Die größte Empfindlichkeitssteigerung bei Flammenionisationsdetektoren wird mit Gasgemischen mit einem Sauerstoffgehalt im Bereich von 35 bis 45 Volumenprozent Sauerstoff erreicht. Besonders geeignet für den Betrieb von Flammenionisationsdetektoren sind daher Gasgemische mit einem Sauerstoffgehalt im Bereich von 35 bis 45 Volumenprozent Sauerstoff.
Die Gasgemische sind besonders vorteilhaft zu verwenden bei aliphatischen oder aromatischen Kohlenwasserstoffen wie Alkane (z.B. Propan, Butan, Pentan, Hexan, Heptan, Octan, Nonan oder Decan) oder einkernige Aromaten (z. B. Benzol, Toluol, Xylol) als Probe.
Die Verwendung der Gasgemische erhöht die Nachweisgrenze von Flammenionisationsdetektoren für organische Verbindungen. So ist zum Beispiel der Nachweis von Aromaten wie Benzol, Toluol oder Xylol im Bereich von 20 bis 1000 ppb (je Komponente in Stickstoff; ppb bezeichnet Volumenkonzentration, d. h. ppb = 1:109 Volumenanteile) ohne Anreicherungssystem bei der gaschromatographischen Analyse möglich. 2
AT 410 144 B
Die Empfindlichkeitssteigerung des Flammenionisationsdetektoren bei Einsatz der Gasgemische liegt im allgemeinen in einem Bereich von 30 bis 100 % bezogen auf die Empfindlichkeit bei Einsatz von Luft oder synthetischer Luft. In entsprechendem Maße wird die Nachweisempfindlichkeit (Nachweisgrenze) des Flammenionisationsdetektors gesteigert.
Beispiele
In den folgenden Beispielen 1 bis 3 wird die Meßempfindlichkeit des Flammenionisationsdetektors mit folgenden Proben bei der gaschromatographischen Trennung verglichen:
Beispiel 1) 5,0 ppm Propan in Stickstoff,
Beispiel 2) 1,5 ppm Propan in Stickstoff,
Beispiel 3) 270 ppb Benzol; 270 ppb Toluol; 270 ppb Xylol; in Stickstoff.
Beispiel 1
Es werden gaschromatographische Trennungen einer Probenart (5 ppm Propan in Stickstoff) mit verschiedenen FID-Gasgemischen und unter sonst gleichen Bedingungen durchgeführt. Das Signal des Flammenionisationsdetektors der Versuche wird verglichen. Das Detektorsignal bei Verwendung von synthetischer Luft als Gasgemisch wird gleich 100 Prozent gesetzt. Die Volumenkonzentration der Proben wird in den Einheiten ppm (1:106 Volumenanteile) oder ppb (1:109 Volumenanteile) angegeben.
Versuchsbedinaunaen:
Flammenionisationsdetektor: Siemens
FID-Einstellungen:32 * 10'12 A
Gaschromatograph: Sicromat® II, Siemens
Trennsäule: 50 m AI203*KCI; innerer Durchmesser: 0,53 mm;
Trägergas: Stickstoff 6.0
Trennbedingungen: 80° C isotherm
Probe: 1,5 ppm Propan in Stickstoff (Probenmenge: 250 μΙ) FID-Brenngas: 30 ml/min. Wasserstoff (100 %) FID-Gasgemisch (Oxidant): 450 ml/min. Sauerstoff/Stickstoff-Gemisch
Tabelle 1: Ergebnisse von Beispiel 1
Gasgemisch (Zusammensetzung in vol.-%) relative Empfindlichkeit Synthetische Luft (20 % 02, 80% N2) 100 25% 02, 75 % N2 132 35% 02, 65 % N2 165 40% 02, 60 % N2 194
Beispiel 2
Versuchsbedinaunaen:
Flammenionisationsdetektor: Siemens
FID-Einstellungen: 8 * 10'12 A
Gaschromatograph: Sicromat® II, Siemens
Trennsäule: 50 m AI203*KCI; innerer Durchmesser: 0,53 mm;
Trägergas: Stickstoff 6.0
Trennbedingungen: 80° C isotherm
Probe: 1,5 ppm Propan in Stickstoff (Probenmenge: 250 μΙ) FID-Brenngas: 30 ml/min. Wasserstoff, 40 Vol.-%/Helium, 60 Vol.-% 3
AT 410 144 B FID-Gasgemisch (Oxidant): 450 ml/min. Sauerstoff/Stickstoff-Gemisch Tabelle 2: Ergebnisse von Beispiel 2
Gasgemisch (Zusammensetzung in vol.-%) relative Empfindlichkeit Synthetische Luft (20 % 02. 80% N2) 100 40% O2. 60 % N2 128
Beispiel 3
Versuchsbedinaunqen:
Flammenionisationsdetektor: Siemens
FID-Einstellungen: 4 * 10'12 A
Gaschromatograph: Sicromat® II, Siemens
Trennsäule: 50 m DB 624, 3 pm Filmdicke; innerer Durchm.: 0,53 mm
Trägergas: Stickstoff 6.0
Trennbedingungen: 80° C isotherm
Probe: 270 ppb Benzol, 270 ppb Toluol und 270 ppb Xylol in Stickstoff Probenmenge: 250 μ! FID-Brenngas: 30 ml/min. Wasserstoff (100 %) FID-Gasgemisch (Oxidant): 450 ml/min. Sauerstoff/Stickstoff-Gemisch
Tabelle 3: Ergebnisse von Beispiel 3
Gasgemisch (Zusammensetzung in vol.-%) relative Empfindlichkeit Synthetische Luft (20 % 02, 80% N2) Benzol: 100 Toluol: 100 Xylol: 100 40% 02. 60 % N2 Benzol: 200 Toluol: 192 Xylol: 178
Beispiel 4
Messungen mit Flammenionisationsdetektor ohne Gaschromatograph Versuchsbedinaunqen:
Flammenionisationsdetektor: Total Hydrocarbon Analyser FID-Einstellungen: Range 6
Meßgerät: Total Hydrocarbon Analyser, Model 521, Fluidsysteme
Trennsäule: keine
Bedingungen: 85° C Cabinet Temp.
Schreiber: Kompensograph II (Siemens); 0-10 V DC
Probe: 845 ppb gesättigte Kohlenwasserstoffe (C1-C4) in Stickstoff FID-Brenngas: Wasserstoff (100 %) FID-Gasgemisch (Oxidant): Sauerstoff/Stickstoff-Gemisch
Tabelle 4: Ergebnisse von Beispiel 4 4

Claims (7)

  1. AT 410 144 B Gasgemisch (Zusammensetzung in vol.-%) relative Empfindlichkeit Synthetische Luft (20 % 02, 80% N2) 100 40% 02, 60 % N2 137 PATENTANSPRÜCHE: 1. Verfahren zum Betrieb von Flammenionisationsdetektoren, dadurch gekennzeichnet, dass ein Gasgemisch eingesetzt wird, das 25 bis 50 Volumenprozent Sauerstoff und mindestens ein Inertgas enthält.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Gasgemisch 35 bis 45 Volumenprozent Sauerstoff enthält.
  3. 3. Verwendung von einem Gasgemisch, das 25 bis 50 Volumenprozent Sauerstoff und mindestens ein Inertgas enthält, zum Betrieb von Flammenionisationsdetektoren.
  4. 4. Verwendung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Gasgemisch 35 bis 45 Volumenprozent Sauerstoff enthält.
  5. 5. Verwendung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Gasgemisch Stickstoff und/oder ein oder mehrere Edelgase enthält.
  6. 6. Verwendung nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Gasgemisch 35 bis 45 Volumenprozent Sauerstoff und 65 bis 55 Volumenprozent eines Inertgases enthält.
  7. 7. Verwendung gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Gasgemisch 35 bis 45 Volumenprozent Sauerstoff und 65 bis 55 Volumenprozent Stickstoff enthält. KEINE ZEICHNUNG 5
AT206897A 1996-12-20 1997-12-05 Gasgemisch für flammenionisationsdetektoren AT410144B (de)

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