-
Verfahren zur fortlaufenden Registrierung eines eine Aluminium-Sperrschicht
zerstörenden Gasbestandteiles eines Gasgemisches und Vorrichtung zur Ausübung des
Verfahrens Registrierende Meßgeräte zur laufenden obere wachung von Gaskonzentrationen
verwenden im allgemeinen ein physikalisches Meßprinzip, z. B.
-
Wärmeleitfähigkeit oder die elektrolytische Leitfähigkeit.
-
Meßgeräte, bei denen der zu bestimmende Gasbestandteil mit Hilfe
der Bestimmung der Wärmeleitfähigkeit gemessen werden soll, haben den Vorteil, daß
sie genügend feine Messungen nicht erlauben und daß die Meßapparate äußerst aufwendig
ausgebildet sind, um Temperaturbeeinflussungen zu vermeiden.
-
Die fortlaufende Bestimmung von Gaskonzentrationen mit Hilfe der
Messung einer elektrolytischen Leitfähigkeit hat den Nachteil, daß Flüssigkeiten
verwendet werden, die eine besondere Sorgfalt bei der Handhabung und der Wartung
der mit Flüssigkeit gefüllten Geräte, ihrer Zuleitungen und Einrichtungen bedingen.
Die Geräte müssen immer in bestimmten Lagen gehalten werden.
-
Es sind weiterhin Verfahren zum Nachweis von Verunreinigungen in
inerten Gasen, wie Luft od. dgl., bekannt, bei denen diese durch eine elektrische
Ventilzelle geleitet werden, deren Reststrom dabei oder danach bestimmt und aus
dessen Größe auf etwaige Verunreinigungen geschlossen wird. Dabei kann eine Eisen-Alkali-Zelle
als Ventilzelle verwendet werden. Auch sind Aluminium-Natriumborat-Zellen als Ventilzellen
bekannt. Eine Vorrichtung zum Durchführen des bekannten Verfahrens besteht darin,
daß die Ventilzelle als auswecheslbarer, mit gegebenenfalls federnden Anschlußkontakten
versehener Bauteil in ein vorzugsweise eine Stromquelle, eine Stromanzeigevorrichtung
und eine Luftfördervorrichtung aufnehmendes, von Hand tragbares Gerät einsetzbar
ist. Dabei kann die Ventilzelle in Art eines Prüfröhrchens ausgebildet sein, wobei
die Ventilzelle ein den Elektrolyten aufnehmendes saugfähiges Material, wie Glaswolle
od. dgl., enthält. Diese bekannte Vorrichtung gestattet nur eine einzelne Messung.
-
Es ist weiterhin bekannt, für Einzelmessungen chemische Verfahren
zu benutzen. Diese haben den Vorzug, daß sie meist apparativ wenig aufwendig, außerdem
durch eine hohe Spezifität und eine hohe Empfindlichkeit ausgezeichnet sind. Als
Beispiel für solche Geräte wird auf die Gasspürgeräte hingewiesen, die unter Verwendung
von sogenannten Gasprüfröhrchen arbeiten. Der Nachteil dieser Gasspürgeräte liegt
darin, daß sie bisher nur für Einzelmessungen geeignet waren.
-
Die Erfindung erstrebt, die Nachteile der bekannten Verfahren zu
vermeiden. Die Erfindung betrifft ein
Verfahren zur fortlaufenden Registrierung eines
eine Aluminium-Sperrschicht zerstörenden Gasbestandteiles eines Gasgemisches. Die
Erfindung besteht darin, daß eine anodisch oxydierte Aluminiumfolie unter einer
Öffnung fortlaufend vorweg bewegt und ein Teilstrom der zu untersuchenden Luft durch
die Öffnung auf die Alumniumfolie gedrückt wird, worauf die Aluminiumfolie mit einem
saugfähigen Material bedeckt wird, das mit einem Elektrolyten getränkt ist, und
wobei weiterhin anschließend über das saugfähige Material hinweg eine Tastelektrode
geführt wird, wobei zwischen dieser und der Aluminiumfolie eine Spannung gelegt
und der Stromfluß gemessen wird. Weitere Ausführungsformen der Erfindung sind an
Hand der nachfolgend erläuterten Ausführungsbeispiele und an Hand einer Zeichnung
erläutert.
-
Die Zeichnung zeigt ein Gehäuse 1, an dem ein nicht gezeichnetes
Uhrwerk untergebracht ist. Das Uhrwerk ist so ausgebildet, daß es in 24 Stunden
einen Zylinder einmal um seine Achse dreht, der durch einen topfartigen Deckel2
abgedeckt ist. In diesen ist ein in Achsrichtung verlaufender Schlitz eingelassen,
der durch ein prismatisches Gehäuse 3 abgedeckt ist, in das die Lufzuführungsleitung
4 mündet. Das Zifferblatt 5 der Uhr läßt die jeweilige Stellung des sich routierenden
Mantels erkennen.
-
Auf den Mantel der Trommel wird eine anodisch oxydierte Aluminiumfolie,
vorzugsweise eine gerauhte Aluminiumfolie gespannt. Die Sperrschicht
kann
beispielsweise durch anodische Oxydation in einem Borsäure und Ammoniak enthaltenden
Elektrolyten bei einer Gleichstromspannung von 100 Volt erzeugt sein.
-
Mit einer nicht gezeichneten Luftfördervorrichtung wird forlaufend
die zu untersuchende Luft durch das Rohr 4 in den darunterliegenden Schlitz gegen
die Folie geblasen. Auf diese Weise wird im Verlauf von 24 Stunden die gesamte Folienoberfläche,
während sie sich unter dem Schlitz vorbeilegt, mit der zu untersuchenden Luft bespült.
Enthält diese Verunreinigungen, so werden diese von der Oxydschicht der Folie festgehalten.
-
Nach Ablauf von 24Stunden wird die Folie von dem Zylinder abgenommen
und auf eine nichtleitende Unterlage, wie beispielsweise eine Glasplatte, so gelegt,
daß die von der Luft bespülte Seite der Folie nach oben gerichtet ist. Anschließend
bedeckt man die Folie mit einem Filterpapierstreifen etwa gleicher Abmessung, der
vor- oder nachher mit einem Elektrolyten bekannter Zusätze getränkt ist. Der Elektrolyt
kann beispielsweise aus einem Gemisch von Borsäure-Glykolester und Ammoniak bestehen.
Die Leitfähigkeit des Elektrolyten kann vorteilhaft etwa 1000 StS/cm betragen.
-
Anschließend wird über die Filterpapierstreifen eine Tastelektrode
geführt, wobei zwischen dieser und der Aluminiumfolie eine Gleichstromspannung gelegt
ist. Die Prüffolie bildet dabei die Anode. In den Stromkreis ist ein Strommesser
eingeschaltet.
-
Als Tastelektrode kann vorteilhaft ein Edelmetall, z. B. Silber,
verwendet werden.
-
Die Prüfspannung kann unter der Formierspannung liegen, mit der die
Aluminiumfolie anodisch oxydiert wurde. Die Höhe der Prüfspannung richtet sich nach
den jeweils vorliegenden besonderen Bedingungen. Der Meßeffekt kann unter Umständen
bei einer niedrigeren Prüfspannung größer sein, als bei einer höheren Prüfspannung.
Im angegebenen Beispiel wurde von einer Oxydationsspannung von 100 Volt ausgegangen,
die Prüfspannung kann SOVolt und darunter, unter Umständen sogar nur 2 Volt betragen.
Die Spezifität der Anzeige wird erreicht durch die Wahl der Meßspannung. Für Chlorionen,
die z. B. von Salzsäuredämpfen stammen und die besonders aggressiv im Hinblick auf
die Dichte der anodischen Sperrschicht sind, genügen zum Nachweis geringe Meßspannungen
von 1 Volt. Zum Nachweis von SO3-Dämpfen hingegen, die weniger aggressiv gegenüber
der Sperrschicht sind, ist die Meßspannung in der Größenordnung von 100 Volt zu
wählen.
-
Wenn die Tastelektrode auf den Filterpapierstreifen aufgedrückt wird,
wird eine elektrolytische Zelle gebildet, in der kein Strom fließt, wenn die darunterliegende,
anodisch oxydierte Aluminiumfolie keine Verunreinigungen enthält, die die Sperrschicht
zerstören könnten. Soweit durch die zu untersuchende Luft Verunreinigungen auf die
anodisch oxydierte Alumniumfolie gelangten und auf dieser festgehalten wurden, wird
die Sperrschicht an dieser Stelle zerstört, so daß beim Anlegen der Spannung ein
am Meßinstrument meßbarer Strom fließt, dessen Größe etwa proportional dem Grad
der Verunreinigung ist.
-
Beim Entlangführen der Tastelektrode über den Umfang der Aluminiumfolie
können dann die Stellen festgestellt werden, an denen die zu untersuchende Luft
Verunreinigungen enthält.
-
Das erfindungsgemäße Verfahren gibt einen empfindlichen Nachweis
von halogenhaltigen Verunreinigungen und von Metallen bzw. Metallrauchen. Das erfindungsgemäße
Verfahren kann zum Nachweis von allen Stoffen dienen, durch die die Sperrschicht
einer Aluminiumfolie zerstört wird. Insbesondere kann das Verfahren zum Nachweis
von Fluoriden in Luft dienen.
-
Gemäß einer weiteren Ausbildung des erfindungsgemäßen Verfahrens
kann in die Zuleitung der zu untersuchenden Luft ein Filter angeordnet sein, das
bestimmte Luftbestandteile zurückhält, so daß diese wenn sie vorhanden sein sollten,
nicht auf die Aluminiumfolie gelangen. Wenn z. B. das erfindungsgemäße Verfahren
zum Nachweis von Metalldämpfen verwendet werden soll, ist es vorteilhaft, den zu
untersuchenden Luftstrom zunächst durch ein Aktivkohlefilter zu leiten. Die aktive
Kohle hält praktisch alle Verunreinigungen der Luft außer Metalldämpfen und Metallrauchen
zurück.
-
Soll beispielsweise die Anwesenheit flüchtiger anorganischer Säuren
mit dem erfindungsgemäßen Verfahren festgestellt werden, so kann in den Weg der
zu untersuchenden Luft eine mit Schwefelsäure beschickte Waschflasche eingeschaltet
sein, die die anorganischen Säuren, nicht dagegen andere Bestandteile zurückhält.
-
Die Erfindung sei an Hand des im nachfolgenden beschriebenen Beispiels
erläutert, wobei dieses Beispiel auf den Nachweis von Salzsäuredampf gerichtet ist.
-
Eine gerauhte Aluminiumfolie von etwa 5 cm Länge und 1 cm Breite
wird bei einer Spannung von 200 Volt in einem wäßrigen Borsäure-Elektrolyten formiert.
Der Formierungsgrad kann mit einem handelsüblichen Ohmmeter kontrolliert werden.
Dieser Aluminiumstreifen wird in der in der Zeichnung dargestellten Vorrichtung
eingespannt, wobei der Aluminiumstreifen im Verlauf von 24 Stunden an der Eintrittsstelle
des Rohres 4 im Gehäuse vorbeibewegt wird.
-
Nach Ablauf von 24 Stunden wird die Folie von dem Zylinder des Gerätes
abgenommen und auf eine Glasplatte gelegt, wobei die von der Luft bespülte Seite
der Folie nach oben gerichtet ist. Die Folie wird mit einem Filterpapierstreifen
etwa gleicher Abmessung bedeckt, der mit einem Elektrolyten getränkt ist, der aus
einer wäßrigen Lösung von 0,5 g Borsäure pro Liter besteht, deren Leitfähigkeit
mit Ammoniak auf 1000 pSlcm eingestellt ist. Dabei ergibt sich bei einer Meßspannung
von 1 Volt ein Widerstandswert von 10000KO. Durch das Rohr 4 wurde bei dem Umlaufen
vorübergehend ein Luftstrom geleitet, der über ein Gefäß geführt wurde, in dem sich
2n-Salzsäure befand. An den Stellen der Aluminiumfolie, die von diesem Luftstrom
getroffen wurde, wird beim Abtasten der Aluminiumfolie ein Widerstandswert von 400
Ohm gemessen.
-
Der Versuch wurde in gleicher Weise wiederholt.
-
Jedoch wurde sofort nach dem Durchtritt von Salzsäure in das Meßgerät
in der gleichen Weise die Folie aus dem Meßgerät herausgenommen und die Widerstandswerte
bestimmt. Dabei wurde ein Widerstandswert von 5000 gemessen. Die Prüfzeit beträgt
in jedem Falle 1 Minute.