DE1133918B

DE1133918B - Verfahren zum Nachweis oder zur Bestimmung von phosphor- und/oder schwefelhaltigen Verbindungen in Luft oder anderen Gasen mittels Flammenfaerbung und Vorrichtungen fuerderen Durchfuehrung

Info

Publication number: DE1133918B
Application number: DED35201A
Authority: DE
Original assignee: Draegerwerk AG and Co KGaA
Current assignee: Draegerwerk AG and Co KGaA
Priority date: 1961-01-19
Filing date: 1961-01-19
Publication date: 1962-07-26
Also published as: US3213747A; GB998532A

Description

Die Erfindung betrifft Verfahren und Vorrichtungen zum Nachweis oder zur quantitativen Bestimmung von phosphor- und/oder schwefelhaltigen Verbindungen in Luft oder anderen Gasen mittels Färbung einer Wasserstoffflamme. Die Erfindung besteht darin, daß das zu untersuchende sauerstoffhaltige oder mit Sauerstoff versetzte Gas in einen Wasserstoffstrom eingeführt und in diesem verbrannt wird, wobei mehr Wasserstoff, als zur vollständigen Umsetzung des Sauerstoffs benötigt, zugeführt wird. Die Erfindung hat den Vorteil einer bisher nicht bekannten Empfindlichkeit des Nachweises.

Eine andere Durchführungsform der Erfindung besteht darin, daß das zu untersuchende, nicht sauerstoffhaltige Gas einem Wasserstoffstrom beigesetzt und in diesem ein Sauerstoffstrom eingeleitet und verbrannt wird, wobei mehr Wasserstoff, als zur vollständigen Umsetzung des Sauerstoffs benötigt, zugeführt wird. Diese Verfahrensweise hat den gleichen Vorteil wie die bereits beschriebene.

Weitere Einzelheiten der Erfindung seien an Hand der beschriebenen Ausführungsbeispiele erläutert.

Der Aufbau und die Funktion des Brenners seien an Hand der Abbildung erklärt. Der Brenner besteht aus zwei Teilen, dem Quarzrohr 1 und dem Quarzoder Duranglasrohr 5. Das Quarzrohr 1 trägt am unteren Ende einen Hülsenschliff 2 und am oberen Ende einen Kernschliff 3, der zu einer Kapillare ausgezogen ist. Das Rohr 5 trägt am unteren Ende einen Hülsenschiff 6, darüber ein seitliches Ansatzrohr 16 mit dem Hahn 17 und, noch etwas höher, ein weiteres seitliches Ansatzrohr 7 mit Hülsenschliff. Oberhalb des Rohres 7 ist das Rohr 5 von einem Kühlmantel 9 mit den Zu- und Abflußstutzen 8 und 10 umgeben. Die Funktion der Brenners ist an die Schliffausführung nicht gebunden.

Die Flamme wird dadurch erzeugt, daß das Rohr 1 die mit den Phosphor- bzw. Schwefelverbindungen beladene Luft geleitet wird und durch das Rohr 7 der Wasserstoff zugeführt wird. Die Strömungsgeschwindigkeiten betragen für Luft etwa 0,3 bis 0,6 l/min und für Wasserstoff 0,1 bis 0,4 l/min. Am Ende 11 des Rohres 5 wird der Wasserstoff entzündet. Dabei bildet sich die Flamme 15. Gleichzeitig schlägt die Flamme dann in das Rohr 5 zurück und erzeugt die Flamme 12. Durch langsamen Zufluß von Wasser durch das Rohr 8 wird das Rohr 5 gekühlt. Bei starker Kühlung schlägt sich das bei der Verbrennung in der Flamme 12 gebildete Wasser an der Innenwand des Rohres 5 nieder und sammelt sich oberhalb des Schliffes 6. Es kann durch das Rohr 16 über den Hahn 17 abgelassen werden. Ist die Luft frei von Schwefel- und Phosphor-

oder zur Bestimmung von phosphor-

und/oder schwefelhaltigen Verbindungen

in Luft oder anderen Gasen mittels

Flammenfärbung und Vorrichtungen

für deren Durchführung

Anmelder:

Drägerwerk, Heinr. & Bernh. Dräger,
Lübeck, Moislinger Allee 53

verbindungen, so leuchtet die Flamme 12 bläulichweiß. Die längliche Flamme hat etwa den Durchmesser der Kapillare 13 und eine Höhe von 3 bis 5 mm. Ihre Spitze ist torbogenförmig abgerundet. Die Flamme 15 bildet einen spitzen Kegel. Sie leuchtet nur sehr schwach, je nach dem verwendeten Glas des Rohres 5 bläulich, rötlich oder gelblich. Enthält die Luft Phosphorverbindungen, so verstärkt sich die weißliche Färbung der Flamme 13, und auch die Flamme 15 wird am Rand etwas weißlich bis gelblich angefärbt. Um die Flamme 12 herum bildet sich weiter eine grüngefärbte Zone 13 aus, die mit abnehmender Intensität sich 1 bis 2 cm über die Flamme 12 hinaus im Rohr 5 erstreckt. Am Ende 11 des Rohres 5 tritt die Grünfärbung ein zweites Mal auf, und zwar in Form eines ganz scharf begrenzten Kegels 14 innerhalb der Flamme 15.

Beim Auftreten von Schwefelverbindungen in der Luft ändern sich die Färbungen der Flammen 12 und 15 nicht. An Stelle der grüngefärbten Zone 13 tritt eine analoge blaugefärbte Zone auf, die jedoch etwas höher im Rohr 5 liegt und erst oberhalb der Flamme 12 beginnt. Der grüne Kegel 14 wird bei Anwesenheit von Schwefelverbindungen durch einen ebenso scharf be-

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Claims

grenzten blauen Kegel ersetzt. Liegen Phosphor- und Schwefelverbindungen gleichzeitig vor, so bildet sich um die Flamme 12 eine grüne Zone und darüber eine blaue aus. Der Kegel 14 ist je nach dem Überwiegen von Schwefel- oder Phosphorverbindungen blau oder grün gefärbt.

Die objektive Messung wird mit einem Spektralphotometer durchgeführt. Die grüne Phosphorfärbung wird gemessen bei einer Einstellung des Photometers auf 520 πΐμ, während die blaue Schwefelfärbung bei 380 πΐμ gemessen wird. Es kann sowohl der gefärbte Kegel 14 in der oberen Flamme wie die Zone 13 über der unteren Flamme photometriert werden. Bei größeren Konzentrationen (etwa 10-⁶gSubstanz/lLuft) fällt das Eigenleuchten der beiden Flammen 12 und 15 kaum noch ins Gewicht, so daß beide gefärbten Zonen sich gleich gut für die Messung eignen. Bei sehr geringen Konzentrationen (10~⁸ g Substanz/l Luft) jedoch liegen die Intensitäten der Färbungen in der Größenordnung der Intensität des Flammenuntergrundes. Da diese sehr empfindlich ist auf Schwankungen der Zufuhr von Luft und Wasserstoff, so läßt sich kerne ausreichende Konstanz der Intensität des Flammenuntergrundes erreichen, um die maximale Empfindlichkeit der Meßanordnung auszunutzen. Hierzu eignet sich nur die Zone 13 zwischen den Flammen 12 und 15. Das Photometer wird so zum Brenner justiert, daß zur Messung der blauen Schwefelfärbung die optische Achse das Rohr 5 etwa 10 bis 15 mm über der Flamme 12 durchsetzt, während zur Messung der grünen Phosphorfärbung die optische Achse 2 bis 3 mm über der Flamme 12 liegt. Die Abmessungen des Brenners wie die Strömungsgeschwindigkeiten der Gase können den jeweiligen Bedürfnissen der Bestimmung angepaßt werden. Auch kann die Wasserkühlung durch eine Luftkühlung ersetzt werden und zu einem gewissen Grade auch dadurch, daß die Flammentemperatur durch eine Verdünnung der Flammengase durch Stickstoff oder ein anderes unbrennbares Gas herabgesetzt wird. Durch die Einstellung des Spektralphotometers auf die entsprechende Wellenlänge (520 πΐμ bzw. 380 ηαμ) lassen sich auch phosphor- und schwefelhaltige Verbindungen nebeneinander nachweisen. Die Bestimmung kann auch bei anderen Wellenlängen ausgeführt werden, da die zur Messung benutzten Bandenspektren ausgedehnt sind und die angegebenen Wellenlängen (520 πΐμ und 380 ΐημ) nur die stärksten Banden bezeichnen.

Die Untersuchung von Luft oder anderen Gasen auf einen Gehalt an phosphor- oder schwefelhaltigen Verbindungen wird somit in folgender Weise ausgeführt:

Die zu prüfende Luft, die an Phosphorverbindungen z. B. Trikresylphosphat, Phosphoroxychlorid oder in der Schädlingsbekämpfung bekannte Phosphorsäureester, an Schwefelverbindungen z. B. Schwefeldioxyd, Dimethylsulfoxyd oder Thiophen enthalten kann, wird durch das Rohrl und der Wasserstoff durch das Rohr 7 dem Brenner zugeführt. Am Brennerende 11 wird das Gasgemisch entzündet. Dabei schlägt die Flamme zurück und erzeugt die Flamme 12 im Innern des Rohres 5. Dann wird die Wasserkühlung angestellt, das Spektralphotometer auf die Wellenlänge 520 πΐμ bzw. 380 πΐμ eingestellt und die optische Achse des Photometers auf eine Höhe von 2 bis 3 mm bzw. von 10 bis 15 mm über der Flamme 12 justiert.

Bei Anwesenheit von wenigen Mikrogrammen phosphor- bzw. schwefelhaltiger Verbindungen in m³ Luft gibt das Anzeigegerät des Photometers bereits einen deutlichen Ausschlag.

Pate ν τ an Spruch ε-1. Verfahren zum Nachweis oder zur quantitativen Bestimmung von phosphor- und/oder schwefelhaltigen Verbindungen in Luft oder anderen Gasen mittels Färbung einer Wasserstoffflamme, dadurch gekennzeichnet, daß das zu untersuchende sauerstoffhaltige oder mit Sauerstoff versetzte Gas in einen Wasserstoffstrom eingeführt und in diesem verbrannt wird, wobei mehr Wasserstoff, als zur vollständigen Umsetzung des Sauerstoffs benötigt, zugeführt wird.
2. Verfahren zum Nachweis oder zur quantitativen Bestimmung von phosphor- und/oder schwefelhaltigen Verbindungen in Luft oder anderen Gasen mittels Färbung einer Wasserstoffflamme, dadurch gekennzeichnet, daß das zu untersuchende, nicht sauerstoffhaltige Gas einem Wasserstoffstrom beigesetzt und in diesen ein Sauerstoffstrom eingeleitet und verbrannt wird, wobei mehr Wasserstoff, als zur vollständigen Umsetzung des Sauerstoffs benötigt, zugeführt wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß außerhalb des Messungsbereiches das Gasgemisch ins Freie strömt und in einer weiteren Flamme verbrannt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Messung der Flammenfärbung in einem derartigen Abstand von der ersten Flamme in einem Dunkelraum erfolgt, in dem die Intensität des Flammenuntergrundes gegenüber der Intensität der Flammenfärbung zu vernachlässigen ist.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß beim Nachweis oder bei der Bestimmung von phosphorhaltigen Verbindungen die Messung in einem Bereich erfolgt, der sich in einem Abstand von ein bis zwei Flammenlängen von der ersten Flamme entfernt befindet.
6. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß beim Nachweis oder bei der Bestimmung von schwefelhaltigen Verbindungen die Messung in einem Bereich erfolgt, der sich in einem Abstand von fünf bis fünfzehn Flammenlängen von der ersten Flamme befindet.
7. Vorrichtung zur Durchführung des Verfahrens nach Anspruch 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine Zuführungskapillare aus Quarz oder Glas für das zu untersuchende sauerstoffhaltige Gas oder den Sauerstoff innerhalb eines eine Wasserstoffsphäre enthaltenden Zylinders aus Quarz oder Glas endet.
8. Vorrichtung nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der den Wasserstoffstrom umgebende Zylinder im Bereich der Erwärmung durch die Flamme durch ein Kühlmittel, vorzugsweise Wasser, gekühlt ist.
9. Vorrichtung nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß zur Messung der Flammfärbungen ein Spektralphotometer, und zwar für phosphorhaltige Verbindungen vorzugsweise im Spektralbereich um 520 ηϋμ und für schwefel-

haltige Verbindungen vorzugsweise im Spektralbereich um 380 ma angewandt wird.
10. Vorrichtung nach Anspruch 7, 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß zur Messung der Flammfärbungen Lichtfilter in Verbindung mit

einem Photometer, und zwar für phosphorhaltige Verbindungen vorzugsweise im Spektralbereich um 520 πΐμ und für schwefelhaltige Verbindungen vorzugsweise im Spektralbereich um 380 ηΐμ, angewandt werden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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