DE1081692C2

DE1081692C2 - Reagenzmasse fuer pruefroehrchen zum nachweis und zur messung von kohlenmonoxid in gasen, sowie verfahren zu deren herstellung

Info

Publication number: DE1081692C2
Application number: DE19581081692
Authority: DE
Priority date: 1958-10-28
Filing date: 1958-10-28
Publication date: 1974-03-07
Also published as: DE1081692B

Description

Die Erfindung betrifft eine Reagenzmasse für Prüfröhrchen zum Nachweis und zur Messung von Kohlenmonoxid in Gasen, bestehend aus mit Jodsäure imprägniertem und nach Trocknung mit Oleum getränktem Kieselgel, sowie ein Verfahren zu deren Herstellung,

Aus der deutschen Patentschrift 1 019 106 ist ein Verfahren zur Herstellung von Reagenzmassen dieser Art bekannt, bei welchem eine Lösung von Jodpentoxid in rauchender Schwefelsäure mit freiem Jod versetzt und zu einer gelben Anlagerungsverbindung umgesetzt wird und die so entstandene, klargelbe Lösung auf ein Kieselsäuregel aufgetragen wird, das vorher mit Jodsäure imprägniert und scharf getrocknet wurde. Dabei sollen beispielsweise 200 g Kieselgel nach Imprägnierung mit 15 g Jodsäure bei 180° C getrocknet und nachfolgend mit einer gelblichen Lösung imprägniert werden, die durch Einbringung von 1 g Jod in eine Lösung von 3 g Jodpentoxid in 50 g Schwefelsäure mit einem SO₃-Gehalt von 80% erhalten wurde. Auf diese Weise soll das Jod gleichmäßig auf die Jodpentoxidmenge verteilt und die Ausbildung verschiedener Färbungen auf den einzelnen Körnern ausgeschlossen und eine gleichmäßige Empfindlichkeit erzielt werden. Die Nachweisreaktion beruht auf einer Oxidation des Kohlenmonoxids durch das Jodpentoxid, wobei eine Grünverfärbung eintritt, deren Stärke und Länge ein Maß für die durch das Prüfröhrchen geleitete Kohlenmonoxidmenge gibt. Die bekannte Reagenzmasse ergibt jedoch bei der Nachweisreaktion, bezogen auf das Jodpentoxid, nur eine sehr geringe Ausbeute, die bei den bekannten Prüfröhrchen in der Gegend von einigen Prozent liegt, wenn die Ausbeute in der Weise berechnet wird, daß man die durch das Prüfröhrchen geleitete Gewichtsmenge Kohlenmonoxid mit der beobachteten Oberfläche des ungefärbten Reagenzes vergleicht, d. h. mit der Menge des umgesetzten Jodpentoxids. Die niedrige Reaktionsausbeute ist einmal aus wirtschaftlichen Gründen nachteilig und zum anderen offenbar die Ursache der Temperaturempfindlichkeit der bekannten Prüfröhrchen, bei denen die Nachweisreaktion unter 10° C nicht einwandfrei verläuft. Die bekannten Prüfröhrchen eignen sich ferner offenbar wegen des großen Jodpentoxid-Überschusses nicht zur Bestimmung von Kohlenmonoxid in Wasserstoff, der dabei die Kohlenmonoxid-Messung stört.
Aus der deutschen Patentschrift 763 652 ist es fer-

ao ner bekannt, aus Kieselsäuregel bestehende, mit Jodpentoxid und Oleum imprägnierte Reagenzmassen zum Nachweis von Kohlenmonoxid 30 bis 210 Minuten auf Temperaturen von 140 bis 200° C zu erwärmen, um deren Lagerstabilität zu verbessern und Ungleichmäßigkeiten in der Empfindlichkeit der Produkte zu beseitigen. Bei dieser Wärmebehandlung soll eine chemische Reaktion zwischen dem Jodpentoxid und dem Oleum eintreten, die bei Temperaturen unter 140° C nicht innerhalb praktisch tragbarer Zeitspannen abläuft.

Aufgabe der Erfindung ist es nun, Reagenzmassen der eingangs genannten Art und Verfahren zu deren Herstellung zu schaffen, welche die bisherigen Nachteile vermeiden und auf einfache Weise mit einer sehr viel geringeren Menge an entwässerter Jodsäure auch in Gegenwart von Wasserstoff eine einwandfreie Kohlenmonoxid-Bestimmung mit scharf abgegrenzten Verfärbungszonen und genauer Ablesbarkeit ermöglichen und bei Temperaturen unterhalb von 10° C eine geringere Temperaturempfindlichkeit zeigen.

Zur Lösung dieser Aufgabe ist die Reagenzmasse erfindungsgemäß dadurch gekennzeichnet, daß darin, bezogen auf die maximal anzuzeigende Kohlenmonoxidmenge, bis zu etwa das l,5fache der stöchiometrisch äquivalenten Menge entwässerter Jodsäure sowie pro 100 Gewichtsteile Kieselgel 20 bis 25 Gewichtsteile jodfreies Oleum enthalten sind.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform kann die Reagenzmasse zusätzlich Selendioxid und/oder Arsentrioxid enthalten.

Die erfindungsgemäße Reagenzmasse enthält kein freies Jod, kommt mit einer wesentlich geringeren Menge entwässerter Jodsäure aus und liefert mit erheblich höherer Reaktionsgeschwindigkeit eine auch durch die Anwesenheit von Wasserstoff nicht gestörte, scharf abgegrenzte Verfärbungszone, die eine sehr genaue Ablesung ermöglicht.

Gegenstand der Erfindung ist ferner ein Verfahren zur Herstellung einer Reagenzmasse für Prüfröhrchen zum Nachweis und zur Messung von Kohlenmonoxid in Gasen, bei welchem man Kieselgel mit Jodsäurelösung imprägniert, trocknet und mit Oleum tränkt, dadurch gekennzeichnet, daß man auf das Kieselgel bis zu etwa das l,5fache der der maximal anzuzeigenden Kohlenmonoxidmenge stöchiometrisch äquivalenten Menge Jodsäure aufbringt, nachfolgend bei Temperaturen zwischen 100 und 170° C trocknet

und 100 Gewichtsteile des trockenen Kieselgels mit 20 bis 25 Gewichtsteilen jodfreiem Oleum tränkt. Die erhaltene Reagenzmässe enthält bei dieser Herstellung vorwiegend Jodsäure, wobei es sich auch um eine Mischhydratbildung von Jodsäure und Kieselgel handeln kann. Jodsäureanhydrid ist nicht oder nur anteilsmäßig enthalten.

Nach einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens kann man auf das Kieselgel zusätzlich noch Selendioxid und/oder Arsentrioxid aufbringen. Diese Oxide sind an sich starke Reduktionsmittel, wirken jedoch überraschenderweise auf die in der Reagenzmasse enthaltene Mischung von Jodpentoxid und Oleum nicht reduzierend, sondern scheinen vielmehr farblose Komplexverbindungen zu bilden. Der Zusatz an Selendioxid und/oder Arsentrioxid beträgt etwa die Hälfte bis das Doppelte der verwendeten Jodpentoxidmenge.

Der Widerstand der Prüfröhrchen wird weiterhin so eingestellt, daß das zu untersuchende Gasgemisch genügend lange Zeit in den Prüfröhrchen verweilt. Die Prüfröhrchen sollen bei einem Meßbereich von 0,3 bis 4°/o und bei einer Luftgeschwindigkeit von 1 l/min einen Widerstand von 200 bis 300 mm Hg besitzen. Die Luftgeschwindigkeit pro cm³ Reagenzmenge beträgt dabei 300 bis 600 cm³ Prüfgas je Minute.

Das erfindungsgemäße Verfahren hat den weiteren Vorteil, daß die bei der Herstellung vonJodpentoxid-Prüfröhrchen der bekannten Bauart entstehende nachträgliche Wärmeaktivierung entfällt.

Die Erfindung sei an Hand von zwei Ausführungsbeispielen näher erläutert:

Beispiel 1

Herstellung eines CO anzeigenden Präparates
mit einem Meßbereich von 5 bis 200 ppm

Kieselgel (Schüttgewicht 500 g/l) in der Körnung von 0,5 bis 0,6 mm wird mit Säuren, anschließend mit Wasser gewaschen und dann bei Temperaturen bis zu 500° C geglüht, so daß organische und anorganische Verunreinigungen entfernt werden.

100 g des so gereinigten Kieselgels werden mit einer Lösung von 0,225 g Jodpentoxid in 50 cm³ Wasser gleichmäßig imprägniert und anschließend bei 170° C getrocknet. Nach dem Trocknen werden 0,5 g feingepulvertes Selendioxid und anschließend 15 cm³ Oleum (60prozentig) gleichmäßig zugemischt. Das homogenisierte Präparat wird im geschlossenen Gefäß 15 Stunden lang bei 100° C thermisch behandelt. Das so erhaltene Präparat wird in üblicherweise in Prüfröhrchen verfüllt.

Es ist zweckmäßig, zur Erhöhung der Spezifitätvor dieses Reaktionspräparat ein sogenanntes Vorreinigungspräparat zu schalten. Das Vorreinigungspräparat ist in bekannter Weise hergestellt aus gereinigtem Kieselgel, das mit Schwermetalloxiden, wie Chromoxid, und rauchender Schwefelsäure imprägniert ist. Dabei ist zu beachten, daß die SO₃-Dampfdrücke dieses Präparats in gleicher Größenordnung liegen wie diejenigen des Anzeigepräparates.

Beim Durchsaugen CO-haltiger Luft verfärbt sich die Reaktionsschicht braun bis grün. Bei einer gegebenen Luftmenge, z. B. bei 1 1 Prüfluft, ist die Länge der verfärbten Zone das Maß für dieCO-Konzentration.

Bei einem Widerstand von 110 ± 10 mm Hg bei 1 l/min Prüfluftgeschwindigkeit reicht der Meßbereich von 5 bis 200 ppm. Die Anzeige ist zwischen 0 und 100° C nicht abhängig von der Umgebungstemperatur. Die Reaktionsausbeute, bezogen auf Jodpentoxid, beträgt bei diesem Prüfröhrchen etwa 40%>.

Beispiel 2

Herstellung eines CO-anzeigenden Präparates mit
einem Meßbereich von 0,3 bis 4 Volumprozent CO

Kieselgel (Schüttgewicht 500 g/l) in der Körnung von 0,2 bis 0,4 mm wird mit Säuren gewaschen und

anschließend bei Temperaturen bis zu 500° C geglüht, so daß organische und anorganische Verunreinigungen entfernt werden.

100 g des so gereinigten Kieselgels werden mit einer Lösung von 2 g Jodpentoxid in 50 cm³ Wasser gleichmäßig imprägniert und anschließend bei 170° C getrocknet. Nach dem Trocknen wird 1 g feingepulvertes Selendioxid und anschließend 12,5 cm³ Oleum (60prozentig) gleichmäßig zugemischt. Das homogenisierte Präparat wird im geschlossenen Gefäß 15 Stunden lang bei 100° C thermisch behandelt. Das so erhaltene Präparat wird in üblicher Weise in Prüfröhrchen verfüllt.

Es ist zweckmäßig, zur Erhöhung der Spezifität vor dieses Reaktionspräparat ein sogenanntes Vorreinigungspräparat zu schalten. Das Vorreinigungspräparat ist in bekannter Weise hergestellt aus gereinigtem Kieselgel, das mit Schwermetalloxiden, wie Chromoxid, und rauchender Schwefelsäure' imprägniert ist. Dabei ist zu beachten, daß die SO₃-Dampfdrücke dieses Präparates in gleicher Größenordnung liegen wie diejenigen des Anzeigepräparates.

Beim Durchsaugen CO-haltiger Luft verfärbt sich die Reaktionsschicht braun bis grün. Bei einer gegebenen Luftmenge, z. B. bei 1 1 Prüfluft, ist die Länge der verfärbten Zone das Maß.für die CO-Konzentration.

Bei einöm Widerstand von 350 ± 30 mm Hg bei 1 1/min Prüfluftgeschwindigkeit reicht der Meßbereich von 0,3 bis 4 Volumprozent. Die Anzeige ist zwischen 0 und 100° C nicht abhängig von der Umgebungstemperatur. Die Reaktionsausbeute, bezogen auf Jodpentoxid, beträgt etwa 100%.

Claims

Patentansprüche:

1. Reagenzmasse für Prüfröhrchen zum Nachweis und zur Messung von Kohlenmonoxid in Gasen, bestehend aus mit Jodsäure imprägniertem und nach Trocknung mit Oleum getränktem Kieselgel, dadurch gekennzeichnet, daß darin, bezogen auf die maximal anzuzeigende Kohlenmonoxidmenge, bis zu etwa das l,5fache der stöchiometrisch äquivalenten Menge entwässerter Jodsäure sowie pro 100 Gewichtsteile Kieselgel 20 bis 25 Gewichtsteilen jodfreies Oleum enthalten sind.

2. Reagenzmasse nach Anspruch 1, gekennzeichnet durch einen zusätzlichen Gehalt an Selendioxid und/oder Arsentrioxid.

3. Verfahren zur Herstellung einer Reagenzmasse für Prüfröhrchen zum Nachweis und zur Messung von Kohlenmonoxid in Gasen, bei welchem man Kieselgel mit Jodsäurelösung imprägniert, trocknet und mit Oleum tränkt, dadurch gekennzeichnet, daß man auf das Kieselgel bis zu etwa das l,5fache der der maximal anzuzeigenden Kohlenmonoxidmenge stöchiometrisch äquivalenten Menge Jodsäure aufbringt, nachfolgend bei Temperaturen zwischen 100 und 170° C trocknet und 100 Gewichtsteile des trockenen Kieselgels mit 20 bis 25 Gewichtsteilen jodfreiem Oleum tränkt.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß man auf das Kieselgel zusätzlich noch Selendioxid und/oder Arsentrioxid aufbringt.